关于单向预浸层压板粘弹性压缩特性的实验与理论研究

《Polymer Composites》：Experimental and Theoretical Study on the Viscoelastic Compression Properties of Unidirectional Prepreg Laminate

纤维预制件压缩性能粘弹性建模与实验验证

　　

摘要

通过自动化铺层技术制造的复合预浸料的压缩过程直接影响纤维排列和几何结构。为了研究压缩参数对单向预浸料复合材料的影响，本文提出了两种粘弹性模型。第一个模型采用可变刚度弹簧和两个麦克斯韦单元来描述层压单向预浸料在压力作用下的压缩-松弛行为；第二个模型则结合了可变刚度弹簧和两个沃伊格特单元来模拟蠕变行为。使用自动化纤维铺设技术制备了单向预浸料样品，并对其进行了不同层厚、方向、压缩次数、速度、力和材料温度条件下的压缩实验。这些实验结果影响了单向预浸料在压力作用下的力学性能。所提出的方法能够有效捕捉压缩过程中的应力和应变变化，准确描述了自动化铺层预浸料的响应特性。实验结果与预测值高度吻合，相关系数R2超过0.98，均方根误差（RMSE）小于0.1，验证了该模型的准确性。这种方法为研究自动化铺层预浸料在压缩下的力学响应提供了一种计算手段。

总结

• 提出了一种粘弹性模型，用于描述预浸料的松弛和蠕变行为。
• 分析了温度、层厚、压缩速率等因素对粘弹性响应的影响。
• 模型的相关系数R2达到0.98，证明了其较高的预测精度。

利益冲突

作者声明不存在任何利益冲突。