[发明专利]碳纤维复合材料工件性能指标的计算方法

说明书

技术领域

本发明涉及复合材料性能研究领域，具体的说是一种碳纤维复合材料工件性能指标的计算方法。

背景技术

对于像飞机复合材料件这类的高要求工件，影响其性能的参数很多，制作工艺参数的不均匀性会引起工件各部位的性能差异，如果只测量单个局部试样的性能值，其结果有较多的不确定性，也不能很好的代表整个工件的性能。工件的使用过程中对不同部位的性能要求是不一样的，而且实验测试本身的不确定性需要足够的样本数来弥补，因此需要一种多部位多试样测试和合理的计算方法来确定复合材料工件的性能指标。

发明内容

本发明为了克服现有技术的不足，提供了一种能精确计算出工件的性能指标，为工件的制造工艺和工件材料使用提供可靠依据的碳纤维复合材料工件性能指标的计算方法。

为了实现上述目的，本发明设计了一种碳纤维复合材料工件性能指标的计算方法，其特征在于：包括如下步骤：

a取样：对复合材料工件设置不同采样部位，在每一采样部位切取试样；

b测试性能：对步骤a中得到的试样进行性能实验，测量出各个采样点的实验性能值，每个试样的标号、性能值与试样在工件三维坐标系中的位置和方向共同构成工件性能的空间标定体系；

c计算指标：计算出工件每个部位所取试样的性能统计平均值作为该部位的实验性能值，其次根据工件不同部位对工件总体性能的影响系数，计算出工件性能指标。

所述步骤a中，取样步骤包括如下过程，将复合材料工件模型置于三维笛卡尔坐标系中，坐标原点为工件性能指标要求的位置点，标定取样部位i，根据工件制作工艺的均匀性来设定部位的数量n；对任一取样部位i根据测试指标的需求切取一个试样块，并标定试样块的位置坐标和方向角；然后对每一个试样块切取m个试样，标定每个试样的标号为i，j；

所述步骤b中，测试性能步骤包括如下过程，对第i个部位的第j个试样进行性能测试，测试出其性能值M_i，j，将性能值M_i，j与部位对应的空间坐标D(X_i，Y_i，Z_i，A_i)形成实验数据矩阵，待计算处理；

所述步骤C中，计算指标步骤包括如下过程，计算出工件每个部位所取m个试样的性能统计平均值作为该部位的实验性能值，其次根据工件不同部位对工件总体性能的影响系数，计算出工件性能指标。

所述的空间坐标D(X_i，Y_i，Z_i，A_i)，其中X_i，Y_i，Z_i值为第i个试样的空间位置，A_i为该试样的标定方向角。

本发明同现有技术相比，具有以下优点：

A、采用空间分布式的工件采样点切去试样对工件进行多部位性能值测试，解决了单一采样测试不能完全代表工件性能的局限性问题。

B、对同部位的多试样测试数据进行统计平均计算，按部位性能对工件整体性能的影响系数计算工件性能指标，解决了工件性能指标的合理性问题，提高了测试计算的准确度。

C、根据测试指标类型、工件形状和纤维构造方式，按照采样部位的空间坐标和角度来计算该部位对工件总体性能的影响系数值，从根本上提高了复合材料工件件能指标的计算准确度。

附图说明

图1为本发明实施例中层状碳纤维复合材料工件的采样部位分布示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步描述。

本发明碳纤维复合材料工件性能指标的计算方法，包括如下步骤：

a取样：将复合材料工件模型置于三维笛卡尔坐标系中，坐标原点为工件性能指标要求的位置点，标定取样部位i，根据工件制作工艺的均匀性来设定部位的数量n；对任一取样部位i根据测试指标的需求切取一个试样块，并标定试样块的位置坐标和方向角；然后对每一个试样块切取m个试样，标定每个试样的标号为i，j。

b测试性能：测试性能步骤包括如下过程，对第i个部位的第j个试样进行性能测试，测试出其性能值M_i，j，将性能值M_i，j与部位对应的空间坐标D(X_i，Y_i，Z_i，A_i)形成实验数据矩阵，待计算处理。