[发明专利]一种基于金属丝变形的复合材料固化残余应力测量方法

权利要求书

1.一种基于金属丝变形的复合材料固化残余应力测量方法，其特征在于，步骤如下：

第一步：对预浸料进行裁剪、铺放

按样板裁剪预浸料，铺放预浸料至所需要的厚度；

第二步：确定预浸料中金属丝插入位置

将铺放好的预浸料按轴对称划分，在轴对称线上等间距布置金属丝插入位置，同时选择划分后的其中一部分沿水平方向等间距布置金属丝插入位置；相邻两个金属丝插入位置为20mm，最后在插入位置划出十字中心线做标记；

第三步：将铺放好的预浸料用钢针进行打孔

擦拭干净夹具表面、将铺放好的预浸料用夹具夹紧，要求装夹平整、牢靠，同时应注意工件的装夹方式，以防预浸料因装夹而变形；将钢针沿预浸料厚度方向钻孔，然后将金属丝插入钻好的孔中；

第四步：利用工业CT获得固化前预浸料中所插入的金属丝的几何形状

采用工业CT对未固化板材进行扫描，获取未固化前预浸料中所插入金属丝的初始几何形状；

第五步：利用成型工艺对预浸料进行固化

选择成型工艺将扫描完成后的预浸料进行固化，使得插入的金属丝发生变形；

第六步：利用工业CT获得固化完成后所插入的金属丝的几何形状

将固化成型的复合材料再次使用工业CT进行扫描，获取固化完成后复合材料所插入的金属丝的几何变形数据；

第七步：数据分析

(1)将前后两次工业CT扫描获得的金属丝变形数据利用计算机图像处理技术进行处理分析，获得金属丝的固化前后的几何变形量，求出每一层金属丝的平均变形值；

(2)数据处理完成后获得金属丝沿复合材料厚度方向的变形值，用公式表示为：

S(a_i)＝S_i

其中，a_i为第i层的深度，i为预浸料的层数，i＝1,2…,n，S(a_i)表示深度为a_i时测得的变形值，S_i表示第i层预浸料的变形值；

(3)建立复合材料有限元模型，将工业CT扫描所得到的几何变形量作为载荷输入有限元模型，在应力云图中输出每层的应力值大小，即为该层的残余应力大小，从而求得残余应力沿深度方向的分布规律；

(4)利用上述方法求得不同位置处残余应力沿厚度方向的分布规律从而建立多层异质复合材料平板试验件初始残余应力分布模型。

2.根据权利要求1所述的一种高精度测量复合材料固化残余应力的方法，其特征在于，保证金属丝与孔壁紧密贴合。