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热塑性层合板两尺度变形与损伤的数字散斑相关实验分析

逯焕保  
【摘要】: 热塑性复合材料层合板AS4/PEEK广泛应用于航空航天领域。与热固性复合材料相比,热塑性PEEK树脂基体韧性明显增加,使得层合板塑性变形非常显著,因此精确分析AS4/PEEK的非弹性变形和损伤是这类材料设计和应用的基础。本文利用先进的光学测量方法-数字散斑相关法(DSCM)对AS4/PEEK [0/90]3S进行了两尺度下的变形场测量,并对该材料的细观损伤行为进行了研究。 本文对数字散斑相关方法的理论进行了研究,编制了相关的程序,并将其应用在AS4/PEEK的不同尺度下的变形场测量中,结果表明这种方法是可行的。 本文在OLYMPUS工业显微镜下对AS4/PEEK[0/90]3S正交层合板进行了三点弯曲加载实验,用数字散斑相关方法测量了其自由表面处的宏细两尺度下的变形。在层板试件尺度,本文用DSCM方法测量了其层间位移场分布;在亚层板尺度,测量区域限制在两个不同层间处的几个纤维上(约50μm),发现在层间处存在较大的位移梯度;在局部纤维尺度,测量了层间附近纤维和基体界面局部区域的变形场。 通过工业显微镜下的三点弯实验,实时观测了正交层合板AS4/PEEK [0/90]3S的整个损伤破坏的过程,对其中出现的横向基体裂纹、纤维断裂、纤维基体界面脱粘和分层等现象的起因进行了分析和研究,并从细观层次上探索了正交层合板的损伤演化和破坏的规律。


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