基体结合面粗糙度确定方法及装置、复合材料加工方法制造方法及图纸

本发明专利技术实例公开了一种基体结合面粗糙度确定方法、装置和复合材料加工方法。所述基体结合面粗糙度确定方法例如包括：建立复合材料界面结合强度数学模型；根据所述复合材料界面结合强度数学模型确定与目标界面结合强度对应的基体结合面粗糙度。本发明专利技术实施例可根据复合材料界面结合强度数学模型确定基体结合面的表面粗糙度以控制、提升复合材料的界面结合强度，提高复合材料性能。

【技术实现步骤摘要】
基体结合面粗糙度确定方法及装置、复合材料加工方法
本专利技术涉及复合材料加工
，尤其涉及一种基体结合面粗糙度确定方法、一种基体结合面粗糙度确定装置和一种复合材料加工方法。
技术介绍
随着航空航天工业和宇宙空间技术及民用行业技术的进步，复合材料例如金属基复合材料获得惊人的发展。在航天、机器人、核反应堆等高
，复合材料起到了无法代替的作用。同时在民用工业中，复合材料的应用领域十分广阔。但目前复合材料加工后、使用时，用户并不知道基体和增强体之间的结合强度具体值，因而可能出现使用的复合材料的结合强度不能满足使用工况的现象。当复合材料在使用时出现结合强度不足时，会引起材料脱落、开裂、整体材料报废或甚至更严重的后果。影响复合材料界面结合强度的因素有很多，其中基体表面预处理状态例如基体结合面粗糙度是非常重要的一个因素。但目前没有很好的方法来控制、提升金属基复合材料结合强度以提高复合材料的性能，尽可能满足工业、生活需要。
技术实现思路
针对以上问题，本专利技术的实施例提供一种基体结合面粗糙度确定方法、装置和一种复合材料加工方法，实现通过建立复合材料界面结合强度数学模型确定基体结合面的表面粗糙度来控制、提升复合材料的界面结合强度以提高复合材料性能。一方面，本专利技术实施例提供的基体结合面粗糙度确定方法，包括：建立复合材料界面结合强度数学模型；根据所述复合材料界面结合强度数学模型确定与目标界面结合强度对应的基体结合面粗糙度。在本专利技术的一个实施例中，所述建立复合材料界面结合强度数学模型的步骤具体包括：根据基体弹性模量和和增强体弹性模量建立复合材料弹性模量数学模型；基于所述复合材料弹性模量数学模型确定复合材料的界面结合因子以得到复合材料弹性模量关于界面结合因子的数学模型；获取与不同基体结合面粗糙度对应的复合材料弹性模量数据、并根据所述复合材料弹性模量数据建立复合材料弹性模量关于基体结合面粗糙度的数学模型；根据所述复合材料弹性模量关于基体结合面粗糙度的数学模型和所述复合材料弹性模量关于界面结合因子的数学模型得到界面结合因子关于基体结合面粗糙度的数学模型；根据复合材料的界面接触模型和所述界面结合因子确定复合材料界面主应力关于界面结合因子的数学模型；以及根据所述复合材料界面主应力关于界面结合因子的数学模型和所述界面结合因子关于基体结合面粗糙度的数学模型确定复合材料界面主应力关于基体结合面粗糙度的数学模型以作为复合材料界面结合强度数学模型。在本专利技术的一个实施例中，所述复合材料弹性模量数学模型为：其中，E为复合材料弹性模量，E1为基体弹性模量，E2为增强体弹性模量，l1为基体受力变形量，l2为增强体受力变形量。在本专利技术的一个实施例中，所述界面结合因子为：其中，l1为基体受力变形量，l2为增强体受力变形量。在本专利技术的一个实施例中，所述复合材料的界面接触模型为锯齿形界面接触模型。在本专利技术的一个实施例中，所述复合材料界面主应力关于界面结合因子的数学模型为：其中，σ主为复合材料界面主应力，E1为基体弹性模量，E2为增强体弹性模量，η1为基体厚度，η2为增强体厚度，ρ为过渡层的曲率半径，γ为所述界面结合因子。另一方面，本专利技术实施例提供的一种基体结合面粗糙度确定装置，包括：数学模型建立模块，用于建立复合材料界面结合强度数学模型；以及粗糙度确定模块，用于根据所述复合材料界面结合强度数学模型确定与目标界面结合强度对应的基体结合面粗糙度。在本专利技术的一个实施例中，所述数学模型建立模块包括：第一建模单元，用于根据基体弹性模量和和增强体弹性模量建立复合材料弹性模量数学模型；第二建模单元，用于基于所述复合材料弹性模量数学模型确定复合材料的界面结合因子以得到复合材料弹性模量关于界面结合因子的数学模型；第三建模单元，用于获取与不同基体结合面粗糙度对应的复合材料弹性模量数据、并根据所述复合材料弹性模量数据建立复合材料弹性模量关于基体结合面粗糙度的数学模型；第四建模单元，用于根据所述复合材料弹性模量关于基体结合面粗糙度的数学模型和所述复合材料弹性模量关于界面结合因子的数学模型得到界面结合因子关于基体结合面粗糙度的数学模型；第五建模单元，用于根据复合材料的界面接触模型和所述界面结合因子确定复合材料界面主应力关于界面结合因子的数学模型；以及第六建模单元，用于根据所述复合材料界面主应力关于界面结合因子的数学模型和所述界面结合因子关于基体结合面粗糙度的数学模型确定复合材料界面主应力关于基体结合面粗糙度的数学模型以作为复合材料界面结合强度数学模型。在本专利技术的一个实施例中，所述复合材料界面主应力关于界面结合因子的数学模型为：其中，E1为基体弹性模量，E2为增强体弹性模量，η1为基体厚度，η2为增强体厚度，ρ为过渡层的曲率半径，γ为所述界面结合因子。再一方面，本专利技术实施例提供的一种复合材料加工方法，包括：采用前述的基体结合面粗糙度确定方法获得基体结合面的表面粗糙度；根据所述表面粗糙度加工所述基体结合面；以及在所述基体结合面上成型增强体得到具有所述目标界面结合强度的复合材料。上述技术方案可以具有如下优点：本专利技术实施例通过建立复合材料的界面结合强度数学模型，并根据所述界面结合强度数学模型确定所需要的目标界面结合强度对应的基体结合面的表面粗糙度，然后根据基体结合面的表面粗糙度加工基体结合面并得到具有目标界面结合强度的复合材料，以实现通过控制基体结合面的表面粗糙度来控制、提高复合材料的界面结合强度，从而整体提高复合材料的性能。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本专利技术第一实施例提供的一种基体结合面粗糙度确定方法的流程示意图；图2为复合材料在弹性区间内的变形示意图；图3为金属基复合材料界面示意图；图4为本专利技术第二实施例提供的一种基体结合面粗糙度确定装置的结构示意图；图5为图4中的数学模型建立模块的结构示意图；图6为本专利技术第三实施例提供的一种复合材料加工方法的流程示意图。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。第一实施例复合材料是由两种或两种以上不同性质的材料，通过物理或化学的方法成型具有新性能的材料。不同性质的材料在性能上互相取长补短，产生协同效应，使得复合材料的综合性能优于原组成材料而满足各种不同的要求。通常复合材料由基体和增强体结合而成。基体上与增强体结合的表面为基体结合面，增强体上与基体结合的表面为增强体结合面，基体结合面与增强体结合面结合在一起共同形成界面。复合材料的基体分为金属和非金属两大类。金属基体例如包括铝、镁、钢、钛及其合金等。非金属基体例如包括合成树脂、橡胶、陶瓷、石墨或碳等。增强体例如包括玻璃纤维、碳纤维、硼纤维、芳纶纤维、碳化硅纤维、石棉纤维、晶须、金属丝或硬质细粒等。另外，复合材料成型的方法比较多。例如金属基复合材料成型方本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基体结合面粗糙度确定方法，其特征在于，包括：建立复合材料界面结合强度数学模型；根据所述复合材料界面结合强度数学模型确定与目标界面结合强度对应的基体结合面粗糙度。

【技术特征摘要】
1.一种基体结合面粗糙度确定方法，其特征在于，包括：建立复合材料界面结合强度数学模型；根据所述复合材料界面结合强度数学模型确定与目标界面结合强度对应的基体结合面粗糙度。2.如权利要求1所述的基体结合面粗糙度确定方法，其特征在于，所述建立复合材料界面结合强度数学模型的步骤具体包括：根据基体弹性模量和和增强体弹性模量建立复合材料弹性模量数学模型；基于所述复合材料弹性模量数学模型确定复合材料的界面结合因子以得到复合材料弹性模量关于界面结合因子的数学模型；获取与不同基体结合面粗糙度对应的复合材料弹性模量数据、并根据所述复合材料弹性模量数据建立复合材料弹性模量关于基体结合面粗糙度的数学模型；根据所述复合材料弹性模量关于基体结合面粗糙度的数学模型和所述复合材料弹性模量关于界面结合因子的数学模型得到界面结合因子关于基体结合面粗糙度的数学模型；根据复合材料的界面接触模型和所述界面结合因子确定复合材料界面主应力关于界面结合因子的数学模型；以及根据所述复合材料界面主应力关于界面结合因子的数学模型和所述界面结合因子关于基体结合面粗糙度的数学模型确定复合材料界面主应力关于基体结合面粗糙度的数学模型以作为复合材料界面结合强度数学模型。3.如权利要求2所述的基体结合面粗糙度确定方法，其特征在于，所述复合材料弹性模量数学模型为：其中，E为复合材料弹性模量，E1为基体弹性模量，E2为增强体弹性模量，l1为基体受力变形量，l2为增强体受力变形量。4.如权利要求2所述的基体结合面粗糙度确定方法，其特征在于，所述界面结合因子为：其中，l1为基体受力变形量，l2为增强体受力变形量。5.如权利要求2所述的基体结合面粗糙度确定方法，其特征在于，所述复合材料的界面接触模型为锯齿形界面接触模型。6.如权利要求2所述的基体结合面粗糙度确定方法，其特征在于，所述复合材料界面主应力关于界面结合因子的数学模型为：其中，σ主为复合材料界面主应力，E1为基体弹性模量，E2为增强体弹性模量，η1为基体厚度，η2为增强体厚度，ρ为...

【专利技术属性】
技术研发人员：胡自化，刘嘉骏，张顺，秦长江，陈小告，毛美姣，宋铁军，
申请(专利权)人：湘潭大学，
类型：发明
国别省市：湖南,43