本文關鍵詞：三維正交機織復合材料熱氧老化后的低速沖擊響應

  更多相關文章： 三維正交機織玄武巖/環(huán)氧樹脂復合材料 高溫老化 低速沖擊 裂紋

【摘要】：三維正交機織物由經(jīng)紗、緯紗和Z紗三個紗線系統(tǒng)構成,且兩兩相互垂直排列,經(jīng)緯紗伸直而Z紗橫貫整個織物厚度方向將經(jīng)緯紗捆綁在一起形成穩(wěn)定織物結構。由三維正交機織物增強樹脂形成的三維正交機織復合材料因具有較高的面內剛度和強度及抵抗分層能力,被用于制造各種主承力件,廣泛應用于航空航天、汽車和能源等工程領域。但復合材料在加工、儲存和應用過程中,受到不同溫度環(huán)境場影響易發(fā)生老化;同時復合材料又經(jīng)常受到各種沖擊載荷作用,全面了解復合材料在不同老化程度下的動態(tài)沖擊行為,對于構件設計和使用安全性而言非常必要。本課題通過真空輔助樹脂傳遞模塑成型工藝(VARTM)制備三維正交機織玄武巖/環(huán)氧樹脂復合材料,研究該復合材料試件在180℃高溫環(huán)境下老化不同時間后的結構形態(tài)變化及在Instron Dynatup 9250HV型落錘儀上受到不同沖擊能量后的低速沖擊響應性能,通過掃描電鏡(scanning electron microscope,SEM)表征復合材料試件高溫老化后橫截面形態(tài)以及在180℃老化前后的環(huán)氧樹脂澆注體的紅外分析來研究三維正交機織玄武巖/環(huán)氧樹脂復合材料在高溫下老化不同時間的降解機理。得到如下主要成果和結論:(1)三維正交機織玄武巖/環(huán)氧樹脂復合材料在180℃下老化不同時間后,表面形態(tài)和質量發(fā)生很大的變化。隨著老化時間增加,復合材料試件表面變得不平整,玄武巖纖維逐漸顯露在復合材料表面,復合材料的顏色由灰黑色變成黃色并且顏色逐漸加深,由老化前后的環(huán)氧樹脂澆注體紅外分析可知環(huán)氧樹脂在熱氧老化作用下發(fā)生了化學變化;質量一直在減小,剛開始下降比較快,后來逐漸趨于緩慢;(2)SEM觀測結果表明,隨著老化時間增加,玄武巖纖維與環(huán)氧樹脂之間逐漸脫粘,產(chǎn)生裂縫,且裂縫數(shù)量和面積隨著老化時間增加而增大;(3)在一定沖擊能量下,隨著老化時間增加,三維正交機織復合材料最大承受載荷逐漸下降,載荷-位移曲線斜率下降,彈性性能下降,中心位移和能量吸收增加;在低能量沖擊下,復合材料破壞形態(tài)逐漸變得不明顯;(4)在相同老化時間下,隨著沖擊能量增大,三維正交機織復合材料最大承受載荷逐漸增加,載荷-位移曲線斜率增大,中心位移逐漸增大,能量吸收減小;復合材料破壞變形程度增加,失效模式同時發(fā)生變化,在低能量沖擊下,復合材料失效模式主要是樹脂裂紋和纖維與樹脂脫粘,在高能量沖擊時,失效模式表現(xiàn)為樹脂裂紋及纖維和樹脂脫粘,并伴隨有部分纖維斷裂。
【關鍵詞】：三維正交機織玄武巖/環(huán)氧樹脂復合材料 高溫老化 低速沖擊 裂紋
【學位授予單位】：東華大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TB33
【目錄】：

• 摘要6-8
• abstract8-12
• 1 緒論12-21
• 1.1 引言12-13
• 1.2 紡織結構復合材料熱氧老化性能研究現(xiàn)狀13-16
• 1.2.1 濕熱氧老化13-14
• 1.2.2 熱氧老化14-16
• 1.3 紡織結構復合材料低速沖擊性能研究現(xiàn)狀16-18
• 1.4 目前研究存在問題18-19
• 1.5 本課題研究內容19-20
• 1.6 研究意義20-21
• 2 三維正交機織復合材料21-27
• 2.1 增強相21-22
• 2.2 基體相22-23
• 2.3 三維正交機織復合材料制備23-25
• 2.4 纖維體積分數(shù)測定25
• 2.5 三維正交機織復合材料加工25-26
• 2.6 本章小結26-27
• 3 三維正交機織復合材料的熱氧老化試驗27-36
• 3.1 環(huán)氧樹脂DMA測試27-28
• 3.1.1 測試方法27
• 3.1.2 試驗結果與分析27-28
• 3.2 環(huán)氧樹脂紅外分析28-29
• 3.2.1 測試方法28-29
• 3.2.2 試驗結果與分析29
• 3.3 熱氧老化試驗及結果分析29-31
• 3.3.1 熱氧老化試驗29-30
• 3.3.2 老化形態(tài)變化30
• 3.3.3 質量損失30-31
• 3.4 SEM表征31-35
• 3.5 本章小結35-36
• 4 三維正交機織復合材料的低速沖擊試驗36-52
• 4.1 試驗部分36-39
• 4.1.1 試驗裝置36-37
• 4.1.2 試驗原理37-39
• 4.2 沖擊試驗結果與分析39-50
• 4.2.1 損傷形貌分析39-43
• 4.2.2 載荷-位移曲線43-47
• 4.2.3 中心位移-時間曲線47-49
• 4.2.4 能量吸收-時間曲線49-50
• 4.3 本章小結50-52
• 5 結論與展望52-54
• 5.1 研究結論52-53
• 5.2 展望與不足53-54
• 參考文獻54-58
• 攻讀碩士期間發(fā)表文章58-59
• 致謝59

【共引文獻】

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本文編號：1059602