聚合物基复合材料大变形弯曲黏弹性性能测试方法

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织物增强树脂基复合材料(Fabric Reinforced Polymer Composites, FRPC)制造的新一代百米级航天可展结构,能够通过FRPC构件的弯折实现大收纳比变形。FRPC构件在弯折收展过程中处于橡胶态,具有各向异性黏弹性力学特性和弯曲变形率相关性,表现在材料弯折变形“弯矩—曲率”响应会随温度、时间和变形率变化,进而影响到可展开结构的展开动作、过程和精度。因此,掌握FRPC构件展开过程中力学特性的时效性,建立FRPC材料大变形弯曲黏弹性性能测试方法,实现FRPC材料大变形弯曲黏弹性性能的测量与表征,是实现可展开结构分析的基础。此项目基于自平衡弯曲试验(Counterweight-balanced Column Bending Test, CWB-CBT),建立了聚合物基复合材料大变形弯曲黏弹性性能测试方法。依据试验“加载位移—试件曲率”的关系推导出“加载速率—弯曲变形率”的显示表达式,建立了针对试件目标弯曲变形率的竖向位移加载函数。采用等曲率变形复核,验证了在一定的时间区间内角度的变化速率处于恒定状态。以此开发了针对聚合物基复合材料大变形弯曲黏弹性的实验设计方案。通过控制不同加、卸载变形率实现FRPC材料弯曲黏弹性性能研究及松弛刚度的测量与表征。