Ti/PEEK/Cf混杂层板的Ti/PEEK界面I型断裂韧性研究

摘要

Ti/PEEK/Cf层板是一种热塑性超混杂型复合层板，一般由钛合金薄板与PEEK/Cf预浸料在一定的温度和压力下制备而成，具有高的比强度、比模量，优异的抗疲劳性能、抗冲击性能和耐腐蚀性能等突出的优点。
　　本文围绕Ti/PEEK/Cf层板的Ti/PEEK界面断裂韧性进行研究。首先利用有限元与实验相结合的方法，建立Ti/PEEK界面I型断裂韧性内聚力模型。通过基本的力学性能测试实验，获得材料参数和内聚力模型界面参数，建立有限元模型进行计算。并利用双悬梁臂(DCB)实验的方法对其断裂韧性进行测试。将模拟计算结果与实验进行对比发现，在界面裂纹扩展过程中，模拟显示的能量释放率值与裂纹扩展位移曲线、外载荷与张开位移曲线的值相近，曲线变化趋势相同。将模型在实验的基础上进行调试后，两者的能量释放率值基本相同。该有限元预测模型的正确性得到验证。
　　其次，在以上有限元模型的基础上，构建圆形微坑形貌的界面，研究该形貌及其尺寸变化对层板界面断裂韧性的影响规律。模拟结果显示，当界面微坑的直径为300μm左右时，层板的界面断裂韧性最好，结合状态也较好，而500μm的次之，100μm的效果最差，但仍然高于光滑界面的层板。
　　最后，利用光刻加工技术，在钛板表面加工与有限元模型界面相同的结构并进行双悬梁臂实验。实验显示的结果与有限元计算结果基本吻合，验证了有限元模型的正确性。

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注释表

第一章 绪论

1.1 引言

1.2 纤维增强金属混杂复合层板(FMLs)发展历史及研究现状

1.3 Ti/PEEK/Cf混杂层板Ti/PEEK界面断裂韧性的研究

1.4有限元方法简介

1.5本文主要研究内容

第二章Ti/PEEK/Cf混杂层板Ti/PEEK界面I型断裂韧性的模拟及实验研究

2.1 Ti/PEEK/Cf混杂层板Ti/PEEK界面I型断裂韧性预测模型

2.2 Ti/PEEK/Cf混杂层板Ti/PEEK界面I型断裂韧性的实验评估

2.3 模拟与实验结果对比

2.4 模型调试

2.5 本章小结

第三章 模拟研究钛合金表面形貌及尺寸对Ti/PEEK界面断裂韧性的影响

3.1二维波纹界面的实体模型研究

3.2 波纹界面参数的相关性研究

3.3 波纹界面的有限元模型

3.4 模拟结果分析

3.5 本章小节

第四章 Ti/PEEK/Cf混杂层板Ti/PEEK界面断裂韧性的实验评估

4.1 光刻技术简介

4.2 钛板表面光刻技术

4.3 I型断裂韧性测试实验

4.4 模拟与实验结果对比

4.5 本章小结

第五章 总结及展望

5.1 主要结论

5.2 今后研究方向

参考文献

致谢

在学期间的研究成果及发表的学术论文