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耦合法研究亚层板尺度的自由边缘效应

沈珉  吕永敏  逯焕保  刘晨  王杨  佟景伟  李鸿琦  
【摘要】:热塑性复合材料层合板AS4/PEEK因其优异的性能,广泛应用于航空航天领域。由于热塑性PEEK基体的塑性,用解析方法确定其自由边缘的层间应力和变形较为困难,特别是在亚层板的纤维基体界面附近。本文在工业显微镜下,对受三点弯曲载荷AS4/PEEK层合板的细观变形过程进行了定量测量,实验采用数字图像相关方法(DICM),试样表面的自然纹理作为变形信息的载体,得到不同载荷下亚层板尺度的层间附近纤维基体界面微区位移场。根据测量区域实际的基体与随机纤维分布,剖分平面应力有限单元网格,纤维为弹性体,热塑性PEEK基体为弹塑性体,节点位移由DICM实验测定,采用DICM与有限元法(FEM)耦合分析,得到复合材料层间微区的细观层间应变和应力分布。实验结果为这类复合材料层合板的层间代表性单胞的选取和多尺度分析提供了实验依据。

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