[发明专利]基体结合面粗糙度确定方法及装置、复合材料加工方法

说明书

本发明实例公开了一种基体结合面粗糙度确定方法、装置和复合材料加工方法。所述基体结合面粗糙度确定方法例如包括：建立复合材料界面结合强度数学模型；根据所述复合材料界面结合强度数学模型确定与目标界面结合强度对应的基体结合面粗糙度。本发明实施例可根据复合材料界面结合强度数学模型确定基体结合面的表面粗糙度以控制、提升复合材料的界面结合强度，提高复合材料性能。

技术领域

本发明涉及复合材料加工技术领域，尤其涉及一种基体结合面粗糙度 确定方法、一种基体结合面粗糙度确定装置和一种复合材料加工方法。

背景技术

随着航空航天工业和宇宙空间技术及民用行业技术的进步，复合材料 例如金属基复合材料获得惊人的发展。在航天、机器人、核反应堆等高技 术领域，复合材料起到了无法代替的作用。同时在民用工业中，复合材料 的应用领域十分广阔。但目前复合材料加工后、使用时，用户并不知道基 体和增强体之间的结合强度具体值，因而可能出现使用的复合材料的结合 强度不能满足使用工况的现象。当复合材料在使用时出现结合强度不足时，会引起材料脱落、开裂、整体材料报废或甚至更严重的后果。影响复合材 料界面结合强度的因素有很多，其中基体表面预处理状态例如基体结合面 粗糙度是非常重要的一个因素。但目前没有很好的方法来控制、提升金属 基复合材料结合强度以提高复合材料的性能，尽可能满足工业、生活需要。

发明内容

针对以上问题，本发明的实施例提供一种基体结合面粗糙度确定方法、 装置和一种复合材料加工方法，实现通过建立复合材料界面结合强度数学 模型确定基体结合面的表面粗糙度来控制、提升复合材料的界面结合强度 以提高复合材料性能。

一方面，本发明实施例提供的基体结合面粗糙度确定方法，包括：建 立复合材料界面结合强度数学模型；根据所述复合材料界面结合强度数学 模型确定与目标界面结合强度对应的基体结合面粗糙度。

在本发明的一个实施例中，所述建立复合材料界面结合强度数学模型 的步骤具体包括：根据基体弹性模量和和增强体弹性模量建立复合材料弹 性模量数学模型；基于所述复合材料弹性模量数学模型确定复合材料的界 面结合因子以得到复合材料弹性模量关于界面结合因子的数学模型；获取 与不同基体结合面粗糙度对应的复合材料弹性模量数据、并根据所述复合 材料弹性模量数据建立复合材料弹性模量关于基体结合面粗糙度的数学模 型；根据所述复合材料弹性模量关于基体结合面粗糙度的数学模型和所述 复合材料弹性模量关于界面结合因子的数学模型得到界面结合因子关于基 体结合面粗糙度的数学模型；根据复合材料的界面接触模型和所述界面结 合因子确定复合材料界面主应力关于界面结合因子的数学模型；以及根据 所述复合材料界面主应力关于界面结合因子的数学模型和所述界面结合因 子关于基体结合面粗糙度的数学模型确定复合材料界面主应力关于基体结 合面粗糙度的数学模型以作为复合材料界面结合强度数学模型。

在本发明的一个实施例中，所述复合材料弹性模量数学模型为：其中，E为复合材料弹性模量，E₁为基体弹性模 量，E₂为增强体弹性模量，l₁为基体受力变形量，l₂为增强体受力变形量。

在本发明的一个实施例中，所述界面结合因子为：其中，l₁为 基体受力变形量，l₂为增强体受力变形量。

在本发明的一个实施例中，所述复合材料的界面接触模型为锯齿形界 面接触模型。

在本发明的一个实施例中，所述复合材料界面主应力关于界面结合因 子的数学模型为：其中，σ_主为复合材料界面主应 力，E₁为基体弹性模量，E₂为增强体弹性模量，η₁为基体厚度，η₂为增强 体厚度，ρ为过渡层的曲率半径，γ为所述界面结合因子。