復(fù)合材料因其重量輕、耐腐蝕、強(qiáng)度高等優(yōu)點(diǎn)，廣泛的應(yīng)用于工業(yè)、國(guó)防等各個(gè)領(lǐng)域。其制作工藝就是將幾種成分的材料復(fù)合在一起，攪拌均勻后，通過(guò)加熱、壓制成型。根據(jù)需要，可壓制成板材、棒材、管材等。由于復(fù)合材料在加工過(guò)程中，是在擠壓應(yīng)力作用下成型的，材料內(nèi)部的應(yīng)力往往釋放的不是很徹底，或多或少的存在殘余應(yīng)力，給材料的使用留下隱患。當(dāng)復(fù)合材料加工成零件或構(gòu)件時(shí)，這些零部件在使用過(guò)程中其表面會(huì)產(chǎn)生變形，對(duì)零件的精度、使用壽命等造成影響。所以有必要對(duì)復(fù)合材料進(jìn)行殘余應(yīng)力測(cè)試。
本文主要是對(duì)某公司生產(chǎn)的碳纖維增強(qiáng)復(fù)合材料板進(jìn)行殘余應(yīng)力測(cè)試，試驗(yàn)方法采用盲孔法。盲孔法是目前測(cè)量零件殘余應(yīng)力最常用的方法之一。其工作原理就是在有殘余應(yīng)力的部位鉆一個(gè)小孔，因小孔附近的殘余應(yīng)力被釋放，孔區(qū)附近的殘余應(yīng)力場(chǎng)發(fā)生變化，只要測(cè)出該局部區(qū)域的應(yīng)變變化量，即可計(jì)算出鉆孔處釋放前的殘余應(yīng)力值。
殘余應(yīng)力測(cè)試方法
復(fù)合材料板厚3.5mm，板長(zhǎng)200mm，板寬150mm。電阻應(yīng)變片采用JHBX-3C應(yīng)變片，粘貼膠水為JH-496。測(cè)試儀器采用南京聚航科技有限公司的JHMK殘余應(yīng)力測(cè)試系統(tǒng)，由JHYC靜態(tài)應(yīng)變儀和JHZK鉆孔裝置組成。軟件進(jìn)行設(shè)置后，自動(dòng)實(shí)時(shí)計(jì)算殘余應(yīng)力，并實(shí)時(shí)顯示和保存應(yīng)力應(yīng)變數(shù)值，測(cè)量直觀明了，精度高。
按照電阻應(yīng)變片粘貼工藝在復(fù)合材料板上粘貼電阻應(yīng)變片，貼片自然干燥24小時(shí)后進(jìn)行試驗(yàn)。將各測(cè)點(diǎn)電阻應(yīng)變片導(dǎo)線與JHYC靜態(tài)應(yīng)變儀連接，然后進(jìn)行鉆孔，小孔孔徑1.5mm，孔深2.0mm，鉆孔完畢后，待數(shù)據(jù)穩(wěn)定后，記錄其應(yīng)變數(shù)值。
各測(cè)點(diǎn)殘余應(yīng)力計(jì)算結(jié)果見(jiàn)表1。
測(cè)點(diǎn)號(hào) | 應(yīng)力（MPa） | 測(cè)點(diǎn)號(hào) | 應(yīng)力（MPa） |
1 | 2.304 | 11 | 2.56 |
2 | 1.536 | 12 | 1.92 |
3 | 2.048 | 13 | 1.792 |
4 | 2.432 | 14 | 2.43 |
5 | 2.176 | 15 | 3.712 |
6 | 3.328 | 16 | 1.664 |
7 | 1.792 | 17 | 2.304 |
8 | 2.688 | 18 | 2.56 |
9 | 2.816 | 19 | 2.68 |
10 | 3.456 | 20 | 1.40 |
本次實(shí)驗(yàn)采用盲孔法對(duì)復(fù)雜材料進(jìn)行殘余應(yīng)力測(cè)試，試驗(yàn)結(jié)果表明方法是可行。測(cè)出各測(cè)點(diǎn)的應(yīng)變值：最大殘余應(yīng)力發(fā)生在15號(hào)測(cè)點(diǎn)，應(yīng)力為3.712MPa；最小應(yīng)變發(fā)生在20號(hào)測(cè)點(diǎn)，應(yīng)力為1.40MPa。
