新型十字形试样碳纤维增强复合材料双轴性能研究

摘要整理

碳纤维增强复合材料（CFRP）的双轴加载性能对评估复合材料结构在复杂应力状态下的性能至关重要。目前缺乏CFRP双轴实验的标准化试样。本研究开发了与Hashin准则耦合的十字形试样新设计准则。通过有限元分析研究了几何参数对试验区应力分布的影响。提出了嵌入式连续铺层法（ECLM），在不引入缺陷的前提下实现试验区中心的减薄。采用超声C扫描检测验证了十字形试样的制造质量。构建了包含双轴加载系统、数字图像相关（DIC）系统、应变电测系统和声发射检测系统的双轴试验平台。进行了不同双轴加载比例下的双轴拉伸试验。结果表明，本研究设计和制造的十字形试样能够有效地在试验区实现双轴失效。采用宏观/微观实验技术表征了失效模式和失效形貌，获得了双轴失效包络线。研究成果可用于指导双轴应力状态下复合材料结构的设计。

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