湿热条件下飞机聚合物基复合材料界面问题研究进展

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1、装备环境工程第9卷第5期·62·EQUIPMENTENVIRONMENTALENGINEERING2012年10月湿热条件下飞机聚合物基复合材料界面问题研究进展赵晨，陈跃良，刘旭（海军航空工程学院青岛校区，山东青岛266041）摘要：综述了湿热环境下飞机聚合物基复合材料界面问题近年来的研究成果。分析并总结了湿热环境对复合材料界面的作用机理及对复合材料界面力学性能的影响；详细阐述了一些涉及环境作用的聚合物基复合材料界面理论与试验手段问题；最后提出了存在的主要问题及今后的发展趋势。关键词：聚合物基复合材料；湿热环境；界面性能中图分类号：V19；V216.5文献标识码：A文章编号：167

2、2－9242（2012）05－0062-05ResearchProgressofInterfaceofPolymerMatrixCompositesforAircraftinHotandHumidEnvironmentZHAOChen，CHENYue-liang，LIUXu（QingdaoBranchofNavalAeronauticalEngineeringInstitute，Qingdao266041，China）Abstract：Resultsininterfaceresearchofpolymermatrixcompositesforaircraftunderhotandh

3、umidenvironmentinrecentyearsweresummarized.Theactionmechanismandtheinfluenceofhotandhumidenvironmentonmechanicalpropertyofinterfaceofpolymermatrixcompositeswereanalyzed.Severaltheoriesandtestmethodsofexperimentalactiononinterfaceofpolymermatrixcompositeswereintroduced.Themainexistingproblemsan

4、ddevelopmenttendencywereputforward.Keywords：polymermatrixcomposites；hotandhumidenvironment；interfaceperformance[1]区域。界面层的结构由两相的表面层及由于两相1飞机复合材料界面破坏研究现状间的相互作用，深入到两相内部一定厚度的区域组[2]成。飞机复合材料的界面是复合材料主要传递载界面是指相与相之间的交界面，即两相间的接荷的部分，对复合材料性能特别是力学性能起着极触表面。物理上并不指一个分界面，而是一个薄层，为重要的作用。这种分界的表面具有与其两边的相所不同的特殊性飞机上应

5、用潜力最大的复合材料当属碳纤维增质。复合材料的界面是指基体与增强物之间化学成强复合材料。其界面层两侧的相分别为碳纤维与树分有显著变化、构成彼此结合、能起传递作用的微小脂基体，界面相的连接使得两种材料结合在一起。收稿日期：2012-06-15作者简介：赵晨（1988—），男，河南民权人，硕士研究生，主要从事复合材料环境损伤效应研究。第9卷第5期赵晨等：湿热条件下飞机聚合物基复合材料界面问题研究进展·63·然而两相物质性能迥异，在遇到相同环境、载荷条件合材料湿热环境下的力学性能作为衡量其耐久性和时表现出的物理化学性质均有所不同，对界面连接损伤容限的参量予以考虑和研究，而对湿热环境下的牢

6、固程度产生比较大的影响。飞机复合材料界面复合材料界面损伤机理的研究并不多见。的破坏主要由于载荷因素、环境因素以及两种因素1942年，为了改进玻璃纤维复合材料的力学性综合作用。能和电性能，国外学者开展了对复合材料界面的研究，提出了几种理论去解释和评价结果。20世纪501.1载荷作用下的界面问题年代Cox和Hooper提出了界面应力模型；60年代复合材料破坏常由于初始缺陷引发，不同纤维Zisman提出了对粘结表面及表面张力的看法，分布对缺陷的敏感性不同。纤维纵向分布时，在纤Plueddeman，Erickson，Kumins等人发表了有关界面维方向载荷作用下，裂纹缺陷附近应力集中引起纤

7、理论的著作；1974年以后，Dow，Rosen和Broutman发维与基体界面沿纤维方向脱粘，加上纤维桥联增韧展了Cox的模型和剪滞分析方法，得到了有关界面作用，使缺陷张开钝化，减轻应力集中，对缺陷不太应力传递更接近实际的结果；90年代，Chamis，敏感。纤维横向分布时，应力作用下不存在缺口钝Adams等研究了界面性质对复合材料宏观力学性能化，裂纹容易沿原方向扩展，即对缺陷比较敏感。的影响，提出了一些微观理论模型，使界面问题的研[2]康永等对树脂基复合材料中的结晶型