资源描述：
《连续纤维增强树脂基复合材料的抗低速冲击及界面性能研究.docx》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。
1、连续纤维增强树脂基复合材料的抗低速冲击及界面性能研究复合材料具有高比强度、高比模量及可设计性等特点,已在不同行业得到广泛应用,这也成为衡量结构先进性的重要标志之一。复合材料因其卓越的使用性能、结构和功能的可设计性,已经成为航空航天、船舶、汽车等众多产业争相使用的热点材料之一。聚合物基体和增强纤维所复合形成的树脂基复合材料具有多种优异性能,例如高强度、高质量、低成本以及结构功能一体化等特点,因而受到了诸多行业的关注,进而在工业化中得到了越来越广泛的应用。本文主要开展了如下几个方面的研究:(1)针对传统热固性环氧树脂基复合材料及新型热塑性对苯二甲酸丁二醇脂(CBT)基复
2、合材料的各自特点,开展了纤维增强热塑性和热固性树脂基复合材料成型工艺研究:以VARI工艺为例,详细介绍了热固性复合材料层合板的制备过程;随后总结了适用于连续纤维增强树脂基复合材料层合板的不同失效准则,为后续基于有限元技术的连续纤维增强复合材料的有限元仿真研究奠定了基础。(2)通过真空辅助模压工艺(VAMP)和真空袋辅助预浸料工艺(VAP)两种不同的制备方法分别制备了单向连续纤维增强对聚苯二甲酸丁二醇脂(PCBT)基热塑性复合材料层合板,并采用双悬臂梁实验技术(DCB)对不同工艺制备得到的层合板的层间性能做出评估。为了研究制备工艺对连续纤维增强PCBT复合材料层间强度
3、的影响规律,分别采用VAMP和VAP制备了单向玻璃纤维增强PCBT热塑性复合材料。研究发现,与VAP相比,VAMP能够有效防止产品出现贫胶的情况,所制备的复合材料层合板具有较好的层间强度。与真空袋辅助预浸料工艺相比,真空辅助模压工艺所得到的热塑性复合材料的Ⅰ型层间强度提升35%,失效位移降低40%。(3)开展了SMA/GF/环氧树脂混杂复合材料力学性能研究,将SMA丝嵌入三种模式的GF/环氧复合材料中。研究了SMA含量和位置对混杂复合材料层合板弯曲、低速冲击性能的影响。结果表明,SMA复合材料中SMA丝的加入有助于提高复合材料的静态和动态力学性能。然而,SMA与基体
4、之间的结合强度差,使SMA的增强作用受到限制。经酸处理和纳米二氧化硅处理后的试样界面强度比未处理的试样的界面强度有所提升。(4)研究了混杂方式对碳纤维/玻璃纤维/环氧树脂(CF/GF/环氧)超混杂复合材料低速冲击性能的影响,利用ABAQUS有限元软件分别建立了五种不同层间混杂形式的混杂复合材料低速冲击模型,随后利用基于刚度衰减的VUMAT子程序,采用ABAQUS有限元软件对不同形式的玻璃纤维和碳纤维层间混杂层合板进行了低速冲击仿真实验。发现在承受冲击载荷时,不同混杂方式的复合材料,所吸收的能量不同,玻璃纤维靠近层合板表面铺设时吸收最多的能量;冲击后的混杂复合材料的破
5、坏面积随着玻璃纤维铺层靠近混杂层合板上下表面而减小,当混杂复合材料第二层为玻璃纤维时,玻璃纤维/碳纤维/环氧树脂复合材料的冲击韧性最好,材料整体破坏面积最小。(5)最后,开展了纳米二氧化硅改性对SMA/GF/CF/环氧树脂超混杂复合材料拉伸性能的影响研究。首先研究了形状记忆合金(SMA)、玻璃纤维(GF)和碳纤维(CF)织物增强环氧基超混杂复合材料的拉伸性能。为了提高这种超混杂复合材料的拉伸强度,开展了基体改性和纳米二氧化硅界面涂层改性两种改性方法研究。结果表明,通过在树脂基体和纤维/基体界面处添加2wt%的纳米二氧化硅颗粒,所得到的材料的拉伸强度和韧性均有提高,而
6、后者所用的改性方法效果更显著;经过界面改性的SMA纤维的拔出强度更高,表明纤维表面改性技术能够大幅度提升SMA纤维与环氧树脂的界面剪切强度。著著著
