【摘 要】
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不管是航空航天领域,还是船舶舰艇、车辆运输、风电叶片等领域,复合材料因其轻量化、耐疲劳、可设计性高等优点已成为实际工程中不可或缺,且至关重要的关键性材料。而在相关应用中,材料往往会承受高速拉伸、压缩等动态载荷作用,分析研究纤维增强树脂基复合材料在不同应变速率下的力学性能,可以更好地在实际应用中优化材料结构件设计,提高设备安全性。本文以玻璃纤维和碳纤维的混杂复合材料为研究对象,利用ABAQUS有限元
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不管是航空航天领域,还是船舶舰艇、车辆运输、风电叶片等领域,复合材料因其轻量化、耐疲劳、可设计性高等优点已成为实际工程中不可或缺,且至关重要的关键性材料。而在相关应用中,材料往往会承受高速拉伸、压缩等动态载荷作用,分析研究纤维增强树脂基复合材料在不同应变速率下的力学性能,可以更好地在实际应用中优化材料结构件设计,提高设备安全性。本文以玻璃纤维和碳纤维的混杂复合材料为研究对象,利用ABAQUS有限元数值模拟方法,研究了不同混杂比和铺层角度的玻/碳单轴向经编织物增强复合材料在不同应变率下的力学性能,研究表明该材料具有一定的应变率敏感性,其拉伸强度随应变率的增加而有不同程度地增大,失效应变根据混杂比与铺层角度的不同,随应变率的增加而有所增大或减小。在不同应变率下,玻/碳混杂复合材料的应变率效应随混杂比的增大而减小,且拉伸强度在碳纤铺层角为0°时最大,失效应变在碳纤铺层角为90°时最大。同时本文研究了编织角为45°的二维编织混杂复合材料在不同加载速率下的力学性能,模拟结果显示随着应变率的增大,材料的拉伸强度和失效应变均有不同程度的增大,且拉伸强度和失效应变增大的幅度随应变率增加幅度的变大而变大。采用VARTM成型工艺制备编织角为45°的二维三轴混编复合材料,并使用VHS 65/80-20高速率试验机对试样进行动态拉伸测试,将实验结果与模拟结果进行对比分析,其拉伸强度吻合较好,但失效应变误差较大。
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