[發明專利]一種基于金屬絲變形的復合材料固化殘余應力測量方法

在審

• 申請號: 202210823489.7
• 申請日: 2022-07-14
• 公開（公告）號: CN115343320A
• 公開（公告）日: 2022-11-15
• 發明（設計）人: 劉學術;喬仁勇
• 申請（專利權）人: 大連理工大學
• 主分類號: G01N23/046
• 分類號: G01N23/046;G01N1/28;G01L1/25;G01L5/00
• 代理公司: 遼寧鴻文知識產權代理有限公司 21102
• 代理人: 許明章;王海波

1.一種基于金屬絲變形的復合材料固化殘余應力測量方法，其特征在于，步驟如下：

第一步：對預浸料進行裁剪、鋪放

按樣板裁剪預浸料，鋪放預浸料至所需要的厚度；

第二步：確定預浸料中金屬絲插入位置

將鋪放好的預浸料按軸對稱劃分，在軸對稱線上等間距布置金屬絲插入位置，同時選擇劃分后的其中一部分沿水平方向等間距布置金屬絲插入位置；相鄰兩個金屬絲插入位置為20mm，最后在插入位置劃出十字中心線做標記；

第三步：將鋪放好的預浸料用鋼針進行打孔

擦拭干凈夾具表面、將鋪放好的預浸料用夾具夾緊，要求裝夾平整、牢靠，同時應注意工件的裝夾方式，以防預浸料因裝夾而變形；將鋼針沿預浸料厚度方向鉆孔，然后將金屬絲插入鉆好的孔中；

第四步：利用工業CT獲得固化前預浸料中所插入的金屬絲的幾何形狀

采用工業CT對未固化板材進行掃描，獲取未固化前預浸料中所插入金屬絲的初始幾何形狀；

第五步：利用成型工藝對預浸料進行固化

選擇成型工藝將掃描完成后的預浸料進行固化，使得插入的金屬絲發生變形；

第六步：利用工業CT獲得固化完成后所插入的金屬絲的幾何形狀

將固化成型的復合材料再次使用工業CT進行掃描，獲取固化完成后復合材料所插入的金屬絲的幾何變形數據；

第七步：數據分析

(1)將前后兩次工業CT掃描獲得的金屬絲變形數據利用計算機圖像處理技術進行處理分析，獲得金屬絲的固化前后的幾何變形量，求出每一層金屬絲的平均變形值；

(2)數據處理完成后獲得金屬絲沿復合材料厚度方向的變形值，用公式表示為：

S(a_i)＝S_i

其中，a_i為第i層的深度，i為預浸料的層數，i＝1,2…,n，S(a_i)表示深度為a_i時測得的變形值，S_i表示第i層預浸料的變形值；

(3)建立復合材料有限元模型，將工業CT掃描所得到的幾何變形量作為載荷輸入有限元模型，在應力云圖中輸出每層的應力值大小，即為該層的殘余應力大小，從而求得殘余應力沿深度方向的分布規律；

(4)利用上述方法求得不同位置處殘余應力沿厚度方向的分布規律從而建立多層異質復合材料平板試驗件初始殘余應力分布模型。

2.根據權利要求1所述的一種高精度測量復合材料固化殘余應力的方法，其特征在于，保證金屬絲與孔壁緊密貼合。