基于S_(0)波的正交铺层复合材料板拉伸弹性模量的测量方法

作     者：王云林 刘瑶璐 胡宁 WANG Yunlin;LIU Yaolu;HU Ning

作者机构：重庆大学航空航天学院重庆400044 重庆大学非均质材料力学重庆市重点实验室重庆400044 河北工业大学机械工程学院天津300401 

出 版 物：《重庆大学学报》 (Journal of Chongqing University)

年 卷 期：2024年第47卷第2期

页      面：84-94页

核心收录：

学科分类：07[理学] 08[工学] 070206[理学-声学] 0802[工学-机械工程] 0702[理学-物理学] 

基　　金：国家自然科学基金项目(12227801,U1864208) 重庆市自然科学基金(CSTB2022NSCQ-MSX1443) 深空探测省部共建协同创新中心开放课题(SKTC202108) 国家科技重大专项项目(2017-Ⅶ-0011-0106) 河北省自然科学基金创新群体研究项目(A2020202002) 天津市自然科学基金重点项目(S20ZDF077) 新疆兵团区域创新引导计划(2022BB004) 

主　　题：正交铺层复合材料板 兰姆波 群速度 拉伸弹性模量 

摘      要：提出了一种基于兰姆波的正交铺层复合材料板弹性模量测量方法。正交铺设层合板相当于具有9个独立弹性常数的单层正交各向异性板。研究了正交各向异性板中S_(0)模态兰姆波(S_(0)波)群速度对9个工程弹性常数的敏感性。研究发现,在低频率厚度积下,S_(0)波的群速度仅与正交各向异性板的拉伸弹性模量和面内泊松比有关。通过分析正交铺设层合板等效工程弹性常数的变化范围,发现正交铺设层合板的面内泊松比变化很小,足以忽略其对S_(0)波群速度的影响。因此,可以用S_(0)波的群速度来估计正交铺层复合材料板的拉伸弹性模量,并建立了S_(0)波群速度与拉伸弹性模量的映射关系。该方法已在碳纤维增强正交铺设层合板上进行了数值模拟和实验验证。数值模拟和传统的静态拉伸实验验证了该方法的有效性。结果表明,该方法得到的复合材料板拉伸弹性模量与实际值的误差小于10%,为航空航天等工业领域相关结构参数的测量提供了方便。