原创经典 | 碳纤维复合材料力学测试与计算方法
科技
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2025-01-05 20:40
山东
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文/苏格拉伟（微信号：zahawe）
碳纤维复合材料力学性能测试是碳纤维结构部件开发的一项重要工作。对于能够充分发挥碳纤维复合材料力学优势碳纤维优异的力学性能，开发者必须对复合材料力学性能有着充分的了解。这些力学性能包括、拉伸强度、拉伸模量、压缩强度、压缩模量、弯曲强度、弯曲模量、层间剪切强度、面内剪切强度、面内剪切模量、剥离强度等等。今天简单聊聊碳纤维复合材料的力学性能如何去测试，测试的基本原理是什么，以及如何去计算它们的强度、模量数据。在材料力学中，一般受力形式主要就是拉压弯剪这几种，对于复合材料也是，所有的复杂的受力形式都可以通过这几种简单的受力形式去组合。拉伸的受力形式主要是有一对力大小相等，方向相反作用在构件上，使构件承受拉伸主要的受力模型如下图：在计算拉伸强度和拉伸模量的时候，需要知道的参数有：b——宽度；
L——长度；
h——厚度；
Pr——作用力；
△L——伸长量；
压缩的受力形式和拉伸基本一致，也是是有一对力大小相等，方向相反作用在构件上，所不同的是，这对力使构件承受压缩，主要的受力模型如下图：在计算压缩强度和压缩模量的时候，需要知道的参数有：b——宽度；
L——长度；
h——厚度；
Pr——作用力；
△L——压缩量；
弯曲受力形式主要是构件收到两个力矩的作用，使构件产生弯曲变形，具体的受力模型如下图：在计算弯曲强度和弯曲模量的时候，需要知道的参数有：b——宽度；
L——长度；
h——厚度；
Pr——作用力；
lv——跨度；
△f——挠度；
剪切受力形式主要是构建承受一对大小相等、方向相反的力，力的作用线不在一条直线上，使构件收到剪切变形，主要受力模型如下图：b——宽度；
L——长度；
h——厚度；
Pr——作用力；
Lv——跨度；
在计算面内剪切强度和模量的时候，需要知道的参数有：滚筒剥离测试用来测量夹层结构蒙皮与蜂窝之间剥离强度。这种测试通常用来监控固化和胶接质量。主要测试原理如下图：
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