激光輻照下復(fù)合材料結(jié)構(gòu)的響應(yīng)分析與試驗(yàn)測試.pdf

1、隨著激光在生產(chǎn)生活以及軍事中的廣泛應(yīng)用，復(fù)合材料在激光防護(hù)領(lǐng)域的應(yīng)用越來越受到人們的重視，對激光輻照下復(fù)合材料板力學(xué)性能的研究具有理論意義和工程應(yīng)用價(jià)值。激光輻照帶來的大量熱能是材料板破壞的主要原因，需要對激光輻照下材料板的溫度場和應(yīng)變場變化情況進(jìn)行深入細(xì)致的研究。
　　 本文通過對碳纖維環(huán)氧樹脂復(fù)合材料T300/AG80在常溫、高溫和激光輻照下破壞機(jī)理進(jìn)行了試驗(yàn)觀察和分析，研究了激光輻照對于材料板溫度場和應(yīng)變場的影響。主要內(nèi)容

2、包括：
　　 （1）對碳纖維環(huán)氧樹脂復(fù)合材料板在常溫和高溫下的力學(xué)性能進(jìn)行了測試與計(jì)算，得到材料板在不同溫度下的拉伸破壞強(qiáng)度和有效彈性模量，分析溫度對材料力學(xué)性能的影響。
　　 （2）研究了激光輻照條件下碳纖維環(huán)氧樹脂復(fù)合材料板的破壞特征及斷口細(xì)觀形貌，在不同拉伸預(yù)應(yīng)力下，以不同功率密度激光輻照復(fù)合材料板，并使用高速攝像機(jī)進(jìn)行同步觀測，得到復(fù)合材料板在激光輻照下的破壞過程。針對不同條件下破壞的試件斷口，通過破壞強(qiáng)度及斷口

3、細(xì)觀形貌的對比分析，推斷各環(huán)境下試件的損傷模式和材料的破壞機(jī)理。分析結(jié)果可知，溫度升高所帶來的溫度應(yīng)力和環(huán)氧樹脂軟化分解是材料力學(xué)性能下降的主要原因，但溫度變化而導(dǎo)致的試件破壞模式的差異對材料力學(xué)性能的影響也很大。
　　 （3）以試驗(yàn)所得縱、橫向有效彈性模量為基礎(chǔ)，參考其他實(shí)測熱物理性能參數(shù)，建立了數(shù)值模型，用ABAQUS有限元軟件分析了激光輻照對于復(fù)合材料板溫度場的影響，研究激光參數(shù)和材料參數(shù)對于激光輻照下材料板熱影響區(qū)域的影

4、響，激光參數(shù)包括激光分布方式、激光強(qiáng)度、激光光斑半徑等，材料參數(shù)包括材料板熱傳導(dǎo)系數(shù)和比熱容。結(jié)果表明，激光參數(shù)主要影響材料板熱影響區(qū)域的范圍，而材料參數(shù)直接關(guān)系著熱影響區(qū)域的溫度值大小和熱影響區(qū)域形狀等特征，因此材料參數(shù)是決定其熱影響區(qū)域的主要原因。
　　 （4）通過數(shù)值模擬與試驗(yàn)測試對比分析，研究了激光輻照下復(fù)合材料板表面的應(yīng)變場隨激光輻照的變化情況。試驗(yàn)測得應(yīng)變場分布情況與數(shù)值計(jì)算的溫度場和應(yīng)變場分布情況相一致，說明數(shù)值計(jì)