t700%2fbmi人工加速老化行为地研究

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1、学校代码：10406分类号：TB332学号：090080501002南昌航空大学硕士学位论文（学位研究生）T700/BMI人工加速老化行为研究硕士研究生：张建明导师：王云英教授申请学位级别：硕士学科、专业：材料物理与化学所在单位：材料科学与工程学院答辩日期：二零一二年五月授予学位单位：南昌航空大学StudyonthebehavioroftheartificalacceleratedagingoftheT700/BMIADissertationSubmittedfortheDegreeofMaster

2、OnMaterialsPhysicsandChemistryByZhangJianmingUndertheSupervisionofProf.WangYunyingSchoolofMaterialScienceandEnginneeringNanchangHangkongUniversity,Nanchang,ChinaMay,2012摘要以航空用新型碳纤维增强双马来酰亚胺(BMI)复合材料(T700/5429)为研究对象，对其进行了为期90d的室内人工紫外光加速老化、人工湿热加速老化和人工热氧加速

3、老化试验，观察、测试并分析了复合材料老化不同周期的表面形貌、吸湿行为、静态力学性能（面内压缩强度和弯曲强度）、动态力学性能和分子结构变化，研究了复合材料的人工加速老化行为。应用BP人工神经网络预测了复合材料的加速老化寿命。采用分形理论，对T700/5429在三种加速老化条件下的力学性能变化规律进行了定量分析。试验结果表明：在紫外光加速老化条件下，复合材料层压板的表面树脂基体脱落，碳纤维裸露在外，但并无损伤；而面内压缩强度和弯曲强度保持较好；紫外光照射90d，树脂基体的酰胺基团发生光氧化反应，造成大分

4、子链有一定程度的断裂。在人工湿热加速老化条件下，复合材料的吸湿行为比较复杂，老化后期，水分在复合材料中的扩散不能用菲克定律描述；湿热老化温度越高，饱和吸湿率越大；力学强度保持率较高，这是因为复合材料在湿热老化条件下大分子链主要发生了水分子的溶胀作用，并没有发生明显的化学变化。在人工热氧加速老化条件下，复合材料在不同温度下的失重率随老化时间的延长而增大，温度越高，失重率越大；热氧环境对面内压缩强度影响较小，对弯曲强度的影响较大；两种温度下的热氧老化对复合材料的影响主要是物理老化，不会造成分子链断裂等化

5、学老化。以紫外光加速老化条件下面内压缩强度值达到初始值一半时为复合材料失效条件，用BP人工神经网络的方法构建模型，预测出复合材料的加速老化寿命为313d，根据其加速老化预测结果，计算得出T700/5429的使用寿命为34年。用分形理论分别对复合材料在三种加速老化方式下的力学性能变化的复杂程度进行了定量分析，所得出的分形维数说明三种老化方式对其力学性能影响的复杂程度从大到小的顺序依次为：紫外光老化、湿热老化、热氧老化。关键词：T700/BMI复合材料；人工加速老化；动态力学性能；面内压缩强度；BP人工

6、神经网络；分形理论IABSTRACTTheagingtestofanewtypecarbonfiberreinforcedBMI(Bismaleimide)composite(700/5429laminate)whichusedinaviationhadbeensuccessfullystudiedwithin90daysindifferentagingconditionsincludedUVirradiation,hydrothermalandthermo-oxidative.Thechanges

7、ofsurfacemorphology，moistureabsorptionbehavior,staticmechanicalproperties(In-planecompressivestrengthandflexuralstrength),dynamicmechanicalpropertiesandthemolecularstructurewereobservedandtested.Moreover,theacceleratedagingbehavioroftheT700/5429wasrese

8、archedatthesameconditions.TheacceleratedaginglifespanoftheT700/5429wasforecastedbyBPneuralnetwork.ThemechanicalpropertieschangeruleoftheT700/5429wasrespectivelyanalyzedatthethreedifferentkindsofacceleratedagingconditionsbyusingfractaldi