基于碳纖維仿甲蟲鞘翅結構的設計、制備及力學性能研究.pdf

1、甲蟲鞘翅主要是用來保護甲蟲的身體和飛行翅免受外界沖擊等形式傷害，具有輕質、高強耐損傷的特點，是近年來開發(fā)輕質高強多功能結構材料的主要仿生對象之一。
　　本文依據(jù)鞘翅微觀結構特征，設計了兩種具有工藝可行性的仿鞘翅輕質結構，并以環(huán)氧樹脂基碳纖維為原材料，采用模壓和共固化成形方法，制備了兩種仿甲蟲鞘翅輕質結構。
　　分別對制備的兩種仿生結構進行了準靜態(tài)壓縮實驗，比較了其壓縮性能。選擇壓縮性能較好的纖維連續(xù)圓形空腔結構，進一步進行有

2、限元分析，探討了仿生輕質結構壓縮過程中的應力分布規(guī)律:纖維層應力大小及分布具有明顯的層次性;周向纖維層為豎向壓縮時主要受力纖維層;結構壓縮過程中的剪切，主要發(fā)生在纖維層面內。
　　分別運用了最大應力失效理論、最大應變失效理論和蔡-吳失效理論，對纖維連續(xù)圓形空腔結構進行了失效過程分析。并與試樣實際失效過程對比，結果表明，最大應變失效理論過于保守，蔡-吳失效理論能夠較好地反映試樣實際破壞部位和分層失效的破壞形式。
　　分析比較了