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原位效应影响下复合材料损伤抗性增强研究

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为研究轻量化碳纤维复合材料抗损伤尤其是抗分层能力增强策略,首先对复合材料原位横向拉伸和剪切强度进行参数化分析,指明材料薄层化后能提升材料的原位强度并改善其抗损伤性能。然后,通过短梁弯曲试验分析得到面外载荷作用下基体裂纹扩展是导致层合板内部分层的重要原因,并构建基于经典Hashin准则和考虑原位效应的材料损伤模型,运用该材料模型对短梁弯曲失效行为开展仿真分析。最后,将该损伤模型和材料强化方案推广应用至局部冲击载荷下层合板损伤分析中。研究结果表明:当正交铺层短梁的单层厚度减少到原来的1/4时,其弯曲强度显著提升48%,结构失效位移也显著变大;层间分层被抑制和结构强度提升的原因在于基体中裂纹萌生和扩展被显著推迟。在相同冲击载荷下,薄层化层合板内部分层区域明显减小,表明薄铺层设计方案提升了碳纤维复合材料层合板局部冲击分层抗性。

袁可、徐晨晨、王中钢

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中南大学交通运输工程学院,湖南长沙,410075

轨道交通安全教育部重点实验室,湖南长沙,410075

碳纤维复合材料 原位强度 薄铺层 分层损伤 局部冲击

国家重点研发计划项目湖南省自然科学基金资助项目湖南省科技创新计划项目中国博士后科学基金资助项目

2022YFB43001012023JJ100742023RC10112023M743944

2024

中南大学学报(自然科学版)
中南大学

中南大学学报(自然科学版)

CSTPCD北大核心
影响因子:0.938
ISSN:1672-7207
年,卷(期):2024.55(6)
袁可,徐晨晨,王中钢.原位效应影响下复合材料损伤抗性增强研究[J].中南大学学报(自然科学版),2024,55(6):2348-2358.DOI:10.11817/j.issn.1672-7207.2024.06.025.