摘要
先进复合材料因其轻质、高强度、优异的疲劳抵抗性和耐腐蚀性而被广泛应用于航空航天结构中。然而，在碳纤维复合材料的固化与成型过程中，由于热收缩、树脂固化收缩以及纤维与基体之间的热膨胀系数不匹配等因素，会在部件内部产生显著的残余应力。这会降低复合材料的性能和可靠性，可能导致变形、翘曲甚至开裂，在严重情况下甚至会导致部件被废弃。本文旨在研究不同形式的预应力对固化引起的残余应力和应变状态的影响机制，并分析这些因素对材料力学性能和微观结构演变的影响。本研究使用嵌入式光纤布拉格光栅传感器监测了未施加预应力、单轴厚度方向压缩预应力或双轴预应力下的单向碳纤维增强聚合物层压板在加热、等温固化及冷却阶段的应变变化。随后通过拉伸试验和扫描电子显微镜分析了材料的力学响应和断裂形态。结果发现，应变响应随着预应力方式和力级别的不同而显著变化。这些研究结果有望为减轻固化引起的残余应力和提高复合材料的成型质量提供理论指导和实验参考。
