【摘 要】
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Ti/PEEK/Cf层板是一种热塑性超混杂型复合层板,一般由钛合金薄板与PEEK/Cf预浸料在一定的温度和压力下制备而成,具有高的比强度、比模量,优异的抗疲劳性能、抗冲击性能和耐腐蚀
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Ti/PEEK/Cf层板是一种热塑性超混杂型复合层板,一般由钛合金薄板与PEEK/Cf预浸料在一定的温度和压力下制备而成,具有高的比强度、比模量,优异的抗疲劳性能、抗冲击性能和耐腐蚀性能等突出的优点。 本文围绕Ti/PEEK/Cf层板的Ti/PEEK界面断裂韧性进行研究。首先利用有限元与实验相结合的方法,建立Ti/PEEK界面I型断裂韧性内聚力模型。通过基本的力学性能测试实验,获得材料参数和内聚力模型界面参数,建立有限元模型进行计算。并利用双悬梁臂(DCB)实验的方法对其断裂韧性进行测试。将模拟计算结果与实验进行对比发现,在界面裂纹扩展过程中,模拟显示的能量释放率值与裂纹扩展位移曲线、外载荷与张开位移曲线的值相近,曲线变化趋势相同。将模型在实验的基础上进行调试后,两者的能量释放率值基本相同。该有限元预测模型的正确性得到验证。 其次,在以上有限元模型的基础上,构建圆形微坑形貌的界面,研究该形貌及其尺寸变化对层板界面断裂韧性的影响规律。模拟结果显示,当界面微坑的直径为300μm左右时,层板的界面断裂韧性最好,结合状态也较好,而500μm的次之,100μm的效果最差,但仍然高于光滑界面的层板。 最后,利用光刻加工技术,在钛板表面加工与有限元模型界面相同的结构并进行双悬梁臂实验。实验显示的结果与有限元计算结果基本吻合,验证了有限元模型的正确性。
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