【摘 要】
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复合材料在工业应用中具有其独特的优势,并且在以后它的应用范围将会不断扩大,如何评价复合材料的材料性能便显得更加重要。复合材料是宏观各向异性材料,表征它的力学性能是研究中的重点。因此,本文提出采用全场变形测量方法来研究复合材料层间压缩力学行为。首先,本文对目前采用全场变形测量技术复合材料本构关系反演的研究工作进行了综述,特别介绍了本文研究所采用的全场变形测量技术,即数字图像相关法(DIC)以及复合材
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复合材料在工业应用中具有其独特的优势,并且在以后它的应用范围将会不断扩大,如何评价复合材料的材料性能便显得更加重要。复合材料是宏观各向异性材料,表征它的力学性能是研究中的重点。因此,本文提出采用全场变形测量方法来研究复合材料层间压缩力学行为。首先,本文对目前采用全场变形测量技术复合材料本构关系反演的研究工作进行了综述,特别介绍了本文研究所采用的全场变形测量技术,即数字图像相关法(DIC)以及复合材料非标准短梁剪切实验(SBS)。其次,介绍了有限元重构技术,并采用该方法对带有随机噪声的数值模拟位移场开展了重构降噪,计算应变场。研究过程中讨论了随机噪声水平和位移场梯度等因素对有限元重构单元尺寸选择的影响,并通过应变方差最小获得了最佳有限元重构单元尺寸。最后通过有限元模型修正技术结合数值模拟位移场识别获得了复合材料层间压缩本构关系中的压缩杨氏模量,并通过叠加不同水平的随机噪声和采用不同大小的重构单元尺寸研究了二者对识别模量结果的影响。最后,使用以上方法并采用最优有限元单元重构尺寸,对碳纤维增强树脂基(IM7/8552)复合材料单向板的短梁剪切实验结果进行反演识别,获得该材料的层间压缩弹性模量,并对图像噪声给反演结果带来的不确定性进行分析。
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