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摘要
为了减少传统Z-pin增强工艺对复合材料层合板造成的面内性能损伤，提出超声引导直径为0.11 mm的微细Z-pin自动植入工艺.根据超声引导微细Z-pin植入原理，设计开发自动植入系统.根据Z-pin植入力特性，综合夹心式压电换能器的设计理论，设计纵振型超声振子，利用有限元仿真软件对超声振子进行模态及谐波响应分析，实测超声振子阻抗与振幅特性，得到谐振频率为70.062 4 kHz，振幅为2.578μm，与仿真结果一致.搭建超声引导植入系统，对微细Z-pin增强复合材料层合板进行面内拉伸、压缩性能及层间断裂韧性测试.结果表明，对于体积分数为0.2%、直径为0.11 mm的微细碳纤维Z-pin增强复合材料层合板，拉伸、压缩强度分别下降1.6%和3.4%，Ⅰ型层间断裂韧性可以提升14.4倍.
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