玻纤增强复合材料层板膜片纳米机电传感器的新型材料模型

摘要整理

纳米机电传感器（NEMS）膜片的力学性能对其可靠性和工作性能至关重要。本研究采用改进的鼓胀试验技术，研究了由玻璃纤维增强复合材料（BFRP）层板制成的纳米矩形膜片（NRD）的力学行为。膜片在室温下进行平面应变鼓胀试验，试验前对膜片进行预应力处理以消除初始挠度，然后将其牢固夹持在两块平板之间。通过施加压差使层板复合材料膜片产生变形。该方法适用于分析层板复合材料膜片在弹性和塑性状态下的力学性能。针对对称交叉铺层BFRP层板复合材料膜片，考虑预应力条件下的残余强度影响，推导了控制方程的精确解。通过液压鼓胀试验确定了BFRP层板复合材料膜片的应力-应变关系，分析了鼓胀试验中形成的半球面不同位置的厚度逐级变化规律。建立了有限元模型（FEM）用于分析鼓胀试验结果，研究了预应力对压力试验的影响，对比了有限元与解析计算结果。最大挠度w_max的相对误差（E_r）小于0.336%。采用ANSYS、MATLAB及其PDE工具箱进行了数值模拟计算。

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