显微光弹性法对纤维增强树脂基复合材料界面残余应力的研究

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1、分类号:学校代码:10128UDC:学号:20101065(硕士学位论文类别：全日制硕士研究生题目：显微光弹性法对纤维增强树脂基复合材料界面残余应力的研究英文题目：Studyoninterfacialresidualstressofresin-basedfiber-reinforcedcompositeunderthemicroscopicPhotoelasticitymethod研究生：温辉辉学科名称：固体力学指导教师：邢永明(教授)二○一三年四月内蒙古工业大学硕士学位论文原创性声明本人声明：所呈交的学位论文是本人在导师的指导下进行的研究工作及取得的研究成

2、果。除文中已经注明引用的内容外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得内蒙古工业大学及其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示谢意。学位论文作者签名：指导教师签名：日期：日期：学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，即：内蒙古工业大学有权将学位论文的全部或部分内容保留并向国家有关机构、部门送交学位论文的复印件和磁盘，允许编入有关数据库进行检索，也可以采用影印、缩印或其它复制手段保存、汇编学位论文。为保护学校和导师的知识产权，作者

3、毕业后涉及该学位论文的主要内容或研究成果用于发表学术论文须征得内蒙古工业大学就读期间导师的同意，并且版权单位必须署名为内蒙古工业大学方可投稿或公开发表。本学位论文属于保密□，在年解密后适用本授权书。不保密□。(请在以上方框内打“√”)学位论文作者签名：指导教师签名：日期：日期：第一章引言内蒙古工业大学硕士学位论文摘要硼纤维/环氧树脂基复合材料是一种高性能的连续纤维增强复合材料，由于增强纤维和树脂基热膨胀系数以及弹性模量的差异，复合材料由高温冷却到室温的过程中，树脂基与纤维增强体界面附近的热残余应力场就会产生，此残余应力场会对复合材料的力学性能产生影响。本实验

4、所用的硼纤维/环氧树脂基复合材料中硼纤维是按0°、90°的规律排列的，其本身的残余应力场是一个自平衡均匀的应力场，界面附近的应力状态复杂。本文运用显微光弹性实验和纤维推出相结合的方法，在细观尺度上研究纤维增强树脂基复合材料界面处的热残余应力。首先，应用PJ20型光弹仪得到四点弯曲梁和对径受压圆盘的光弹图片，用Matlab对得到的四点弯曲梁图像进行处理并得到彩色条纹的RGB值和对应点的条纹级数N，然后应用BP神经网络对以上所得数据进行训练。在神经网络训练完成后,首先对梁本身并未用于训练的部分数据进行预测，其结果与理论值吻合良好。然后应用对径受压圆盘对所得神经网

5、络进行验证，因为圆盘的对称性，取圆盘的一半为研究对象，可以得到其条纹级数的分布规律与理论值的分布规律大致相同。最后将在透射偏光显微镜下得到硼纤维/环氧树脂基复合材料的光弹性图片运用于神经网络，这样可以得到纤维在推出前后条纹级数的变化规律。在纤维未推出时，两根纤维之间的树脂基条纹级数的分布规律是靠近两边增强纤维界面处的条纹级数较两根纤维中间部分的条纹级数要大，但是两根纤维界面处的条纹级数并不相同，中间部分条纹级数分布均匀。当同时推出两根相邻的纤维时，两根纤维之间树脂基的条纹级数都减小，但中间部分的条纹级数会比界面处的条纹级数稍大一些，且两根纤维界面处条纹级数比

6、较接近，趋近于零。最后是应用有限元软件ABAQUS对纤维增强树脂基复合材料界面的热残余应力场进行数值模拟，在数值模拟的结果中，选定某一截面取出截面上某一直线的应力值，进行计算得到两根纤维之间应力的曲线，与实验结果比较，可以得到其应力的规律与Matlab中得到的规律基本一致。关键词：复合材料；热残余应力；显微光弹性法；图像处理；BP神经网络内蒙古工业大学硕士学位论文AbstractTheboronfiberreinforceepoxyresincompositeisacontinuousfiberreinforcedresinmatrixcompositewi

7、thhighperformance.Becauseofasignificantmismatchbetweenthecoefficientsofthermalexpansionandelasticmodulusofthefiberreinforcedandthematrixofepoxy,theinterfacialthermalresidualstressintheresinmatrixandfiberreinforcedisinducedduringthecourseofcoolingprocedurewhencontinuousfiberreinforc

8、edepoxyresincompositeismad