数字图像相关方法辅助的IM7/8552碳纤维/环氧树脂复合材料单向带层合板沿厚度方向非线性本构参数识别

贺体人¹，刘刘²，徐吉峰¹

1. 中国商用飞机有限责任公司北京民用飞机技术研究中心民用飞机结构与复合材料北京市重点实验室2. 北京理工大学宇航学院

摘 要：提出了采用数字图像相关（DIC）方法和有限元模型修正（FEMU）技术相结合,通过短梁剪切（SBS）试验获得碳纤维增强环氧树脂（IM7/8552）正交各向异性复合材料单向带层合板沿厚度方向压缩本构关系参数的试验方法。该方法根据假设材料初始本构,采用3D有限元模型（FEM）计算获得主平面压头下方沿厚度方向的应力和应变分布,以DIC实测应变和有限元计算应变之间的方差建立目标函数,并在FEM中进行迭代更新,收敛后获得材料本构参数。由于选择的试样加载形式近似静定结构,试样表面的应力分布对材料本构关系及参数弱相关,上述迭代过程进一步转化为通过全场有限元计算应力和DIC实测应变之间的最小二乘回归识别假设本构关系及参数。因此,该方法具有以下优点:迭代过程中不需要建立针对识别参数的显式敏感度矩阵,识别效率高;识别过程对初始材料本构参数不敏感。

关键词：正交各向异性;压缩本构参数;数字图像相关（DIC）;有限元模型修正（FEMU）;复合材料;