层叠碳纤维复合材料的三层单胞结构微观力学性能计算方法

摘要

本发明公开了一种层叠碳纤维复合材料的三层单胞结构微观力学性能计算方法：层叠碳纤维复合材料的结构由一层层碳布层叠而成，碳布层上下表面是由其它材料填充组成的两个界面层；碳布层由碳纤维平面编织而成，形成多边形的周期性微观结构的中间缝隙，由其它材料填充后使得多个碳布层相连接；不同方向的碳纤维承担不同方向的拉应力；界面层的填充材料各向同性，界面层将受到的表面压力传递给碳布层；本发明针对碳纤维复合材料叠层结构的特殊性，给出了三层单胞结构微观力学性能计算公式，可以实现精确计算层叠碳纤维复合材料微观结构的力学性能，从而推动层叠碳纤维复合材料设计与制造技术的不断发展。

主权项

一种层叠碳纤维复合材料的三层单胞结构微观力学性能计算方法，其特征在于：包括以下步骤：1)建立层叠碳纤维复合材料的三层单胞结构微观单元层叠碳纤维复合材料包括依次层叠的多个碳布层以及在每一个碳布层的上下表面设置的由填充材料组成的界面层；每一个碳布层都是由碳纤维平面编织而成，在碳布层平面内由碳纤维编织形成多边形的周期性微观结构，该多边形的边由碳纤维组成，不同方向的碳纤维编织后形成位于多边形内的中间缝隙，中间缝隙经填充材料填充后使得多个碳布层相连接；由于碳纤维的轴向拉应力强度最大，在碳布层平面内不同方向的碳纤维承担不同方向的拉应力，填充材料各向同性，并且强度小于碳纤维强度，界面层将受到的表面压力传递给碳布层；碳布层平面内任意一个多边形对应的区域、该区域两侧界面层上对应的区域以及该多边形中间缝隙中的填充材料共同构成层叠碳纤维复合材料的三层单胞结构微观单元；2)对于由所述层叠碳纤维复合材料构成的特定结构，计算所述特定结构中层叠碳纤维复合材料的三层单胞结构微观单元的微观力学性能。