tipeekc_f混杂层板的tipeek界面ⅰ型断裂韧性研究

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1、中图分类号：TB301论文编号：102870615-S048学科分类号：080502硕士学位论文Ti/PEEK/Cf混杂层板的Ti/PEEK界面I型断裂韧性研究研究生姓名曹佳梦学科、专业材料学研究方向先进复合材料指导教师潘蕾副教授南京航空航天大学研究生院材料科学与技术学院二О一五年三月NanjingUniversityofAeronauticsandAstronauticsTheGraduateSchoolCollegeofMaterialsScienceandTechnologyExperimentandSimulat

2、ionforTi/PEEKInterfacialFractureToughnessofTi/PEEK/CfLaminatesAThesisinMaterialogybyCaoJiamengAdvisedbyAssociateProf.PanLeiSubmittedinPartialFulfillmentoftheRequirementsfortheDegreeofMasterofEngineeringMarch,2015承诺书本人声明所呈交的博/硕士学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。除了文中特别加

3、以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得南京航空航天大学或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。本人授权南京航空航天大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。（保密的学位论文在解密后适用本承诺书）作者签名：日期：南京航空航天大学硕士学位论文摘要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

4、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

5、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。关键词：Ti/PEEK/Cf层板、有限元分析、内聚力模型、双悬梁臂实验、

6、界面断裂韧性、界面结构、光刻技术ITi/PEEK/Cf混杂层板的Ti/PEEK界面I型断裂韧性研究ABSTRACTTi/PEEK/Cflaminatesareakindofthermoplasticandsuperhybridcompositelaminates,formedbytitaniumalloyandPEEK/Cfprepregundercertaintemperatureandpressure,andwithexcellentmechanicalpropertiesanddesirablefeaturesin

7、cludinghighspecificstrength,specificmodulus,outstandingfatigueresistance,goodimpactresistanceandcorrosionresistance.Inthispaper,theresearchismainlyonthefracturetoughnessofTi/PEEKinterface.Firstly,acohesivezonemodelisbuildattheTi/PEEKinterfaceandsomebasicmechanica

8、lperformancetestsareimplementedtoobtaintheparametersthisinterfacialmodelneeded.Then,afiniteelementmodelanddouble-cantilever-beam(DCB)testareappliedforevaluatin