基于S_(0)波的正交铺层复合材料板拉伸弹性模量的测量方法

提出了一种基于兰姆波的正交铺层复合材料板弹性模量测量方法。正交铺设层合板相当于具有9个独立弹性常数的单层正交各向异性板。研究了正交各向异性板中S_(0)模态兰姆波(S_(0)波)群速度对9个工程弹性常数的敏感性。研究发现,在低频率厚度积下,S_(0)波的群速度仅与正交各向异性板的拉伸弹性模量和面内泊松比有关。通过分析正交铺设层合板等效工程弹性常数的变化范围,发现正交铺设层合板的面内泊松比变化很小,足以忽略其对S_(0)波群速度的影响。因此,可以用S_(0)波的群速度来估计正交铺层复合材料板的拉伸弹性模量,并建立了S_(0)波群速度与拉伸弹性模量的映射关系。该方法已在碳纤维增强正交铺设层合板上进行了数值模拟和实验验证。数值模拟和传统的静态拉伸实验验证了该方法的有效性。结果表明,该方法得到的复合材料板拉伸弹性模量与实际值的误差小于10%,为航空航天等工业领域相关结构参数的测量提供了方便。

复合材料正交迭层板拉伸损伤特征的研究

复合材料迭层板的过早损伤直接影响其设计利用率与使用可靠性。本文报导[0_2/90)2]_s、[90_2/0_2]_s 及[+45_2/-45_2]_s 正交迭层板静拉伸过程损伤特征的研究工作。采用了应力—应变曲线、声发射、X—射线、光学显微镜和扫描电子显微镜等研究方法,通过大量的实验结果,全面地考察了三种正交迭层板的宏观损伤特征,并运用微观分析手段,提出了初始损伤机理。研究了基体韧性与正交板损伤特征的定性关系。韧性增加可以推迟初始损伤产生,阻止损伤扩展,减轻损伤程度,从而可以提高复合材料的设计利用率。

含共线双半无限裂纹的正交异性复合材料板平面弹性问题的解析解

运用广义复变函数方法,通过构造适当的广义保角映射研究了含有共线双半无限裂纹的正交异性复合材料板的平面弹性问题,得出了部分裂纹面上受均匀面内载荷时应力场与两裂纹尖端处应力强度因子的解析解。结果表明:应力场的大小不仅与材料的几何构型及外载荷有关,还与材料的弹性常数有关,这是正交异性复合材料不同于各向同性材料的显著特征;两裂纹尖端处应力强度因子的大小只与材料的几何构型及外载荷有关;当两裂纹尖端的距离趋于无穷大时,所得到的解析解可退化为已有的正交异性复合材料板中半无限裂纹问题的解,通过将其与已有文献中的结果进行对比,验证了本文解析解的正确性。并通过数值算例分析了裂纹面上的受载长度、两裂纹尖端的距离对应力强度因子的影响规律以及两裂纹之间的相互作用。

正交异性复合材料板裂纹尖端J积分的理论探讨

本文对线弹性正交异性复合材料单层板裂纹尖端附近的J积分进行了系统的理论研究。借助于复变函数方法 ,通过将J积分化为复形式 ,首先证明了弹性主方向的Ⅰ型、Ⅱ型、混合型裂纹尖端附近的J积分的路径无关性 ,推出了该J积分的计算公式。其次对于非弹性主方向的受对称载荷作用。