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龙图腾网获悉重庆嘉陵全域机动车辆有限公司申请的专利一种碳纤维复合材料层板本构模型测试构建方法获国家发明授权专利权，本发明授权专利权由国家知识产权局授予，授权公告号为：CN116773349B 。

龙图腾网通过国家知识产权局官网在2026-04-14发布的发明授权授权公告中获悉：该发明授权的专利申请号/专利号为：202310626919.0，技术领域涉及：G01N3/10；该发明授权一种碳纤维复合材料层板本构模型测试构建方法是由傅雷;胡秋洋;邹喜红;张更杰;李鹏飞;刘俚彤设计研发完成，并于2023-05-30向国家知识产权局提交的专利申请。

本一种碳纤维复合材料层板本构模型测试构建方法在说明书摘要公布了：本发明涉及测试技术领域，具体涉及一种碳纤维复合材料层板本构模型测试构建方法，包括：S1利用测试系统测得不同角度碳纤维拉伸实验数据；S2针对0度碳纤维层板拉伸试验数据，计算并取两次试验平均值得到0度方向弹性模量，计算得到泊松比，并取两次试验平均值得到0度到90度方向泊松比；S3针对90度碳纤维层板拉伸试验数据，计算并取两次试验平均值得到90度方向弹性模量，计算得到泊松比，并取两次试验平均值得到90度到0度方向泊松比；S4针对45度碳纤维层板拉伸试验数据，计算剪切模量并平均得到0度到90度方向剪切模量；S5最终根据计算得到复合材料层板本构模型；从而测试构建得一种碳纤维复合材料层板本构模型。

本发明授权一种碳纤维复合材料层板本构模型测试构建方法在权利要求书中公布了：1.一种碳纤维复合材料层板本构模型测试构建方法，其特征在于，具体步骤包括： S1利用测试系统测得不同角度碳纤维拉伸实验数据； S2针对0度碳纤维层板拉伸试验数据，计算0度方向弹性模量，并取两次试验平均值得到0度方向弹性模量，然后根据计算得到泊松比，并取两次试验平均值得到0度到90度方向泊松比； S3针对90度碳纤维层板拉伸试验数据，计算90度方向弹性模量，并取两次试验平均值得到90度方向弹性模量，然后根据计算得到泊松比，并取两次试验平均值得到90度到0度方向泊松比； S4针对45度碳纤维层板拉伸试验数据，计算剪切模量并平均得到0度到90度方向剪切模量； S5最终根据计算得到复合材料层板本构模型； 其中，所述测试系统包括底座、左L板、右L板、左球铰、左夹具、位移传感器、液压伺服直线缸、力传感器、右球铰、右夹具、引伸计、第一应变片、第二应变片、第三应变片、第四应变片、第五应变片和第六应变片； 所述左L板固定设置在所述底座上；所述右L板固定设置在所述底座上；所述左球铰设置在所述左L板一侧；所述左夹具设置在所述左球铰一侧；所述位移传感器设置在所述右L板一侧；所述液压伺服直线缸设置在所述位移传感器一侧；所述力传感器设置在所述液压伺服直线缸一侧；所述右球铰设置在所述力传感器一侧；所述右夹具设置在所述右球铰一侧；所述引伸计放置于所述底座侧边；所述第一应变片、所述第二应变片、所述第三应变片、所述第四应变片、所述第五应变片和所述第六应变片均放置于所述底座侧边； 其中，所述利用测试系统测得不同角度碳纤维拉伸实验数据，具体步骤包括： S11用0度碳纤维材料做成材料试件； S12在材料试件的正面中间位置粘贴所述第一应变片和所述第二应变片，并且所述第一应变片和所述第二应变片相互垂直，粘贴的位置标记为第一位置； S13在材料试件的反面中间对称位置分别粘贴所述第三应变片、所述第四应变片、所述第五应变片和所述第六应变片；所述第三应变片和所述第四应变片相互垂直，粘贴的位置标记为第二位置；所述第五应变片和所述第六应变片相互垂直，粘贴的位置标记为第三位置； S14将材料试件分别用所述左夹具和所述右夹具夹持住，并在材料试件上安装引伸计，分别用2mmmin和4mmmin的速度进行拉伸，测得0度碳纤维材料的拉伸实验数据，并绘制应力-应变曲线； S15依次将采用45度碳纤维材料做成的材料试件和采用90度碳纤维材料做成的材料试件，重复S12-S14的步骤，依次测得45度碳纤维材料和90度碳纤维材料的拉伸实验数据，并相应绘制应力-应变曲线； 其中，材料试件的中间标距段细长两端夹持部位较宽，以确保在拉伸过程中试样的中央位置首先发生塑性变形，确保断裂位置发生在标距段内从而为测试提供准确的数据；在安装时，材料试件的上下左右对称面的交线在液压伺服直线缸轴线上，保证初始安装状态下试件不受拉压、弯曲和扭转载荷；安装好引伸计，将所有信号连接到同一套数采进行同步采集；分别用2mmmin和4mmmin速度进行拉伸，按式1-4计算材料标距段的应力应变，然后绘制应力-应变曲线； 材料拉伸工程应力σg，工程应变εg计算公式如式1和式2所示： ； 式中F为材料受到的沿拉伸方向的拉力,即液压伺服直线缸的拉伸力，b和d分别为试件标距宽度和厚度，ΔL为试样标距L0内的伸长量，即引伸计的伸长量；真实应力应变按式3和式4计算； 3 4 弹性模量E、泊松比μ计算公式如式5和式6所示； ； 式中，ε1、ε2分别为沿着材料试件拉伸方向应变和拉伸垂直方向3个位置应变平均值； 式中，εS1、εS3、εS5为第一位置、第二位置、第三位置沿拉伸方向的应变，εS2、εS4、εS6为第一位置、第二位置、第三位置垂直拉伸方向的应变； 材料面内剪切模量G12计算如式7所示： ； 由于角度不同碳纤维拉伸应力-应变曲线不同，0°与90°碳纤维拉伸试验应力-应变曲线表现出线弹性力学特点，应力与应变呈线性关系，随着试件被拉伸材料应变与应力逐渐增大，当应力达到峰值后应力立即下降到0，表现出脆性断裂的特点；45°碳纤维切应力-切应变曲线先是呈线性，当超过某一数值后应力-应变曲线呈非线性，这与碳纤维材料剪切非线性的特性有关，当切应力未达到基体开裂对应的切应力时，切应力与切应变呈线性关系； 碳纤维材料沿着纤维方向和垂直纤维方向的弹性模量不同，碳纤维由多层不同方向纤维层堆叠而成，使得碳纤维具有各向异性和不均匀性，其本构关系非常复杂，也难以准确获取； 复合材料层板宏观力学分析中，多采用多层壳单元建模方法，壳单元的厚度小于其他方向尺寸，忽略厚度方向的应力变化，将3维正交各向异性简化为2维正交各向异性材料，纤维方向为0°方向，垂直于纤维方向为90°方向，其本构关系如式8所示； 式中，σ0-0为纤维方向即0°碳纤维拉伸方向应力，σ90-90为垂直于纤维方向即90°碳纤维拉伸方向应力，为剪切应力，ε0-0为纤维方向即0°碳纤维拉伸方向应变，ε90-90为垂直于纤维方向即90°碳纤维拉伸方向应变，γ0-90为剪切应变，C0-0为0°方向线性刚度，用式9计算，C90-90为90°方向线性刚度，用式12计算，C0-90为0°到90°方向线性刚度，用式10计算，C90-0为90°到0°方向线性刚度，用式11计算；G0-90为剪切模量，按式7计算； 针对0°碳纤维层板拉伸试验数据，根据式5计算0度方向弹性模量，并取两次试验平均值得到E0-0，然后根据式6得到泊松比，并取两次试验平均值得到μ0-90； 针对90°碳纤维层板拉伸试验数据，根据式5计算90度方向弹性模量，并取两次试验平均值得到E90-90，然后根据式6得到泊松比，并取两次试验平均值得到μ90-0； 针对45°碳纤维层板拉伸试验数据，按式7计算剪切模量并平均得到G0-90； 最终得到复合材料层板本构模型： 。

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