聚合物基复合材料动态拉伸力学性能研究进展

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1、第4期纤维复合材料No．4432009年12月FIBERCoⅣ【PoSIr]rESDec．，2009性能研究聚合物基复合材料动态拉伸力学性能研究进展杨俊杰，沈军，张密林(哈尔滨工程大学材料科学与化学工程学院，黑龙江哈尔滨150001)摘要阐述了国内外对于纤维增强聚合物基复合材料动态拉伸力学性能的研究进展，主要包括：应变率相关和温度相关的宏观与细观统计本构理论，玻璃纤维和纤维束动态力学量之间的关系等。并介绍了旋转盘式杆杆型与反射式SHPB型实验装置。对目前复合材料力学性能研究中存在的问题提出了建议，并对其研究前景进行了展望。关键词复合材料；动态拉伸；力学性能；应变率Studyo

2、ntheDynamicTensileMechanicalPerformanceofFiberReinforcedCompositeswithPolymerMatrixYANGJunjie，SHENJun，ZHANGMilin(CollegeofMaterialScienceandChemicalEngineering，HarbinEngineeringUniversity，Harbin，Heilongjiang150001)ABSTRACTTheresearchprogressonthedynamictensivemechanicalbehaviorsoffiberreinf

3、orcedcompositeswithpolymerma—trixwasinvestigatedinthepaper，whichincludedthemacroandmicrostatisticalconstitutivetheoryrelatedtothestrainratioandtemperature，andtherelationshipofdynamicmechanicalbehaviorsbetweenglassfiberandfiberstrand．Theexperimentalapparatusoftherotatingcircularplateimpactba

4、rsystemandreflectiveSHPB—typesystemweredemonstratedindetail．ThesuggestionontheresearchofmechanicalperformanceofcompositesisdevelopedandtheflutUreprospectispredicted．KEYWORDSFiberreinforcedcomposites；~namictension；Mechanicalbehavior；Strainratio1引言究，建立了应变率相关和温度相关的宏观与细观统计本构理论。其他研究人员也做了大量研究，聚合物

5、基复合材料以其比强度高、比模量大以取得了一定成果。及优异的耐腐蚀性能，在航空、航天、国防军工以及交通运输、化工和建筑等领域占据着不可替代的巨2国内研究现状大市场。近年来，对于纤维复合材料在动态载荷下夏源明ll。等自行研制了旋转盘式杆杆型冲击的力学性能、变形和破坏机理的研究愈来愈受到工拉伸实验装置，旋转盘式杆杆型冲击拉伸试验装置程界和学术界的关注卜J，日益成为研究热点。及其试验原理的示意图见图1。在此实验装置上成Harding和welshl4一分别对编织状CFRP、GFRP功地实施了单向玻璃纤维／环氧树脂复合材料、碳纤和KFRP三种纤维增强复合材料进行冲击拉伸，比维／环氧树脂复

6、合材料的冲击拉伸实验，并获得了应较不同纤维增强的复合材料对应变率的敏感度；还变率为1000／s的应力一应变曲线。碳纤维／环氧树对不同纤维含量的复合材料采用不同编织方法(如脂复合材料的冲击拉伸实验结果表明，碳纤维／环氧平面编织、缎面编织等)以及不同的加载方向(增强树脂复合材料是与应变率无关的材料，冲击加载时纤维与外加载荷的取向不同)对应变率的敏感度进仍然为脆性(简称高速脆性)。玻璃纤维／环氧树脂行比较。研究结果表明，应变率效应明显受复合材复合材料是应变率相关材料，冲击加载时仍然为韧料增强结构(不同纤维、不同编织方法)、增强纤维与性(简称高速韧性)。在更大的应变率范围内，对单基体

7、之问相互作用的影响。在国内，比较有代表性向玻璃纤维／环氧树脂复合材料的动态力学性能进的工作是夏渊明等7】所完成的对纤维束及单向纤行了进一步研究，发现当应变率大于1300／s时，玻维增强复合材料层合板的应变率相关性的大量研*通讯联系人纤维复合材料2009正GFRP层合板进行了冲击拉伸实验研究，得到不同加载率下两种层板的应力一应变(o一￡)曲线，以及断裂强度、拉伸模量、断裂应变随加载速率的变化规律，并获得对冲击拉伸载荷下复合材料层合板动态力学行为和变形、破坏机理的初步认识。张子龙、程小全等对复合材料层合板的