[发明专利]一种碳纤维/玻璃纤维混杂复合材料疲劳性能预测方法

说明书

本发明公开了一种碳纤维/玻璃纤维混杂复合材料疲劳性能预测方法。其技术方案要点如下：通过复合材料中不同组分的静态性能确定混合后材料的疲劳上限和下限，预测低周疲，通过混杂定律预测高周疲劳。本发明基于复合材料中不同组分的静态及疲劳性能，预测组合后材料的疲劳性能，适用于多轴向经编织物增强复合材料以及多种纤维混杂材料，如，碳纤维和玻璃纤维混杂增强复合材料。

技术领域

本发明涉及复合材料领域，具体涉及一种碳纤维/玻璃纤维混杂复合材料疲劳性能预测方法。

背景技术

碳纤维/玻璃纤维混杂增强复合材料是目前风电叶片上的叶片结构部件的制备材料由原来的铝合金材料逐渐被一种复合材料所替代，这种复合材料是以增强纤维和树脂材料进行复合制备而得到的。这种复合材料制备成的部件的强度和韧性得到了很大的改善，但是现有技术中，对碳玻混纤复合材料的拉伸性能的测试方法不够完善，并不精确，极大的抑制了碳玻混杂材料的发展。

鉴于上述问题，本发明人基于从事此类产品工程应用多年丰富的实务经验及专业知识，并配合学理的运用，积极加以研究创新，以期创设一种碳纤维/玻璃纤维混杂复合材料疲劳性能预测方法，使其更具有实用性。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种碳纤维/玻璃纤维混杂复合材料疲劳性能预测方法，通过玻璃纤维和碳纤维静态性能确定混杂材料的上限和下限，预测低周疲，通过混杂定律预测高周疲劳，提高了碳纤维/玻璃纤维混杂增强复合材料性能的预测精度，具有产业价值。

本发明技术方案具体如下：

一种碳纤维/玻璃纤维混杂复合材料疲劳性能预测方法，通过玻璃纤维和碳纤维静态性能确定混杂材料的上限和下限，预测低周疲，通过混杂定律预测高周疲劳，进而准确预测所述碳纤维/玻璃纤维混杂增强复合材料的疲劳性能的范围。

进一步的，一种碳纤维/玻璃纤维混杂复合材料疲劳性能预测方法，在碳纤维/玻璃纤维混杂复合材料的疲劳性能测试中，静态试验由单向复合材料应力-应变的线性关系确定所述，碳纤维/玻璃纤维混杂复合材料的疲劳性能的上限和下限。

由于碳纤维/玻璃纤维混杂增强复合材料的极限强度不符合线性关系，而单向复合材料的拉伸过程中应力-应变处于线性关系，因此本发明采用上下限的方式来确定其范围，混杂定律ROM介于两者之间。

进一步的，一种碳纤维/玻璃纤维混杂复合材料疲劳性能预测方法，在静态试验中，上限由玻璃纤维的极限应变计算，其公式为：σ_Upper＝ε_G×E_HY(1)；

下限由碳纤维的极限应变计算，其公式为σ_Lower＝ε_C×E_HY (2)；

碳纤维/玻璃纤维混杂增强复合材料的拉伸性能的静态试验的计算公式为，σ_ROM＝ε_G×E_G×V_G+ε_C×E_C×V_C (3)。

进一步的，一种碳纤维/玻璃纤维混杂复合材料疲劳性能预测方法，在碳纤维/玻璃纤维混杂复合材料的疲劳性能测试中，高周疲劳通过混杂定律预测。

在高周疲劳情况下，混在材料的最大疲劳应力与碳纤维比例呈现很好的线性关系，而低周疲劳情况下，线性关系不再存在，证明公式适用于高周疲劳，而低周疲劳误差较大。