[发明专利]一种归一化CFRP多向层合板疲劳分层扩展速率预测方法

摘要

本发明公开了一种归一化CFRP多向层合板疲劳分层扩展速率预测方法，包括以下步骤：(1)对CFRP多向层合板进行I/II混合型静力和不同应力比下的疲劳分层试验；(2)利用柔度法确定随分层长度变化的疲劳分层扩展阻力Gcf(a)；(3)以能量释放率变化幅△G和疲劳分层扩展阻力Gcf(a)的比值作为归一化的疲劳分层扩展速率控制参数，基于Paris公式修正构建归一化疲劳分层扩展速率da/dN的表达式。利用已知应力比下疲劳分层试验数据线性拟合得到表达式中的拟合参数；(4)由上述已知应力比下疲劳分层扩展速率表达式预测未知应力比下疲劳分层扩展速率。本发明利用已知应力比下CFRP多向层合板归一化疲劳分层扩展速率的表达式预测未知应力比下的疲劳分层扩展速率，可显著缩短试验周期，降低试验成本。

主权项

1.一种归一化CFRP多向层合板疲劳分层扩展速率预测方法，其特征在于包括以下步骤：步骤1，根据ASTM标准D6671M‑06，对T700/9511碳纤维/双马来酰亚胺树脂体系的单向预浸料制成的，铺层顺序为(+45/‑45/0₆)_S//(‑45/+45/0₆)_S的CFRP多向层合板进行特定混合比的下I/II混合型静力分层扩展试验，之间的任意某个混合比，以及该混合比下某一种特定应力比R下的疲劳分层扩展试验，获得不同分层扩展试验下分层扩展的试验数据；步骤2，利用柔度法，即通过比较相同分层长度时疲劳与静力试样加载曲线的斜率，确定步骤1所述的多向层板随分层长度a变化的疲劳分层扩展阻力Gcf(a)，具体实现过程为：为得到具有分层长度为a的疲劳分层试验件的分层扩展阻力，首先计算具有相同分层长度a的疲劳分层试验件的柔度Cf，然后从一系列不同分层长度的静力分层试验件中找柔度与Cf相近的试验件，以上述静力分层试验件的断裂韧度作为分层长度为a的疲劳分层试验件的分层扩展阻力；步骤3，以能量释放率变化幅ΔG和疲劳分层扩展阻力G_cf(a)的比值作为归一化的疲劳分层扩展速率控制参数，获得下述基于Paris公式修正构建的CFRP多向层合板归一化疲劳分层扩展速率da/dN的表达式；然后，利用步骤1所述的CFRP多向层合板在某种特定混合比和应力比R下疲劳分层扩展的试验数据进行线性拟合，得到上述归一化疲劳分层扩展速率表达式中的拟合参数，从而确定步骤1所述多向层板在该特定混合比和测试应力比R下归一化疲劳分层扩展速率的表达式；式中：ΔG＝Gmax‑Gmin其中，ΔG是能量释放率变化幅，G_max是最大疲劳载荷所对应的应变能释放率，G_min是最小疲劳载荷所对应的应变能释放率，G_cf(a)是随分层长度变化的疲劳分层扩展阻力，a是疲劳分层扩展试验中的分层长度，N是疲劳载荷的循环次数，是疲劳分层扩展速率，C和r是与材料相关的参数；步骤4，由上述CFRP多向层合板在特定混合比和测试应力比R下I/II混合型疲劳分层的归一化疲劳分层扩展速率的表达式，预测该特定混合比下，任意未知应力比R下，I/II混合型疲劳分层扩展速率。