本文選題：復(fù)合材料層合板 + 韌性膠粘劑�。� 參考：《天津工業(yè)大學(xué)》2017年碩士論文

【摘要】：隨著復(fù)合材料在民用、軍用領(lǐng)域的廣泛運(yùn)用,該結(jié)構(gòu)在服役過程中會(huì)出現(xiàn)各種損傷。對(duì)于一些影響后續(xù)使用的損傷,直接更換構(gòu)件不符合經(jīng)濟(jì)性要求,對(duì)其進(jìn)行修補(bǔ)就顯得尤為必要。常見的修補(bǔ)方式有機(jī)械連接修補(bǔ)和膠接修補(bǔ),然而機(jī)械連接修補(bǔ)因其需要在原來損傷部位鉆孔和易產(chǎn)生應(yīng)力集中反而對(duì)原有構(gòu)件帶來不必要的損傷,所以現(xiàn)在膠接修補(bǔ)越來越多的應(yīng)用在工程實(shí)踐中。為了獲得更好的修補(bǔ)效果,對(duì)膠接修補(bǔ)過程中影響修補(bǔ)效果的因素進(jìn)行分析是本文主要的研究內(nèi)容。本文主要研究工作如下:(1)以SK化工(青島)有限公司的TR50碳纖維預(yù)浸料為原料,碳纖維密度1.77g/cm3,樹脂密度1.2g/cm3。復(fù)合材料層合板的鋪層數(shù)為16層,每層厚度為0.0125mm,通過熱壓固化成型為2mm厚的層合板。通過對(duì)膠接工藝過程中膠接接頭的強(qiáng)度分析,采用了應(yīng)力集中最小的斜面搭接的方式,并選用了具有高剪切和高剝離強(qiáng)度的Araldite@2015韌性膠粘劑對(duì)其進(jìn)行膠接修補(bǔ)。超聲C掃描系統(tǒng)是將超聲檢測與微機(jī)控制、數(shù)據(jù)采集、存儲(chǔ)處理、以及圖像顯示在一起的系統(tǒng)。該掃描系統(tǒng)中計(jì)算機(jī)控制超聲波探頭(換能器)在工件上進(jìn)行交替掃查,將各掃描點(diǎn)處的一些參數(shù)用不同顏色顯示出來。對(duì)打磨膠接后的復(fù)合材料層合板進(jìn)行超聲掃描,得到不同截面方向的掃描圖像,通過觀察膠接處的顏色判斷出采用Araldite@2015韌性膠粘劑能夠很好的保證膠層的厚度和膠接質(zhì)量。(2)對(duì)于不同鋪層角度的層合板經(jīng)過斜面膠接修補(bǔ)后效果的好壞,采取了兩種典型的鋪層方式[±45°]4s和[0°/90°]4s,對(duì)膠接修補(bǔ)后的試件進(jìn)行力學(xué)性能測試,得到[±45°]4s鋪層的試件在經(jīng)過修補(bǔ)后彎曲性能恢復(fù)效率最大能達(dá)到119.6%,拉伸性能恢復(fù)效率最大能達(dá)到71.4%;[0°/90°]4s鋪層的試件在經(jīng)過修補(bǔ)后彎曲性能恢復(fù)效率最大能達(dá)到82.1%,拉伸性能恢復(fù)效率最大能達(dá)到70.6%。(3)針對(duì)不同修補(bǔ)斜度的層合板經(jīng)過斜面膠接修補(bǔ)后的效果的好壞,對(duì)兩種典型鋪層的層合板都選取了四種不同且有較大區(qū)分度的修補(bǔ)斜度即1:10、1:15、1:20、1:25。對(duì)[±45°]4s鋪層的試件進(jìn)行彎曲和拉伸實(shí)驗(yàn)后得到的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析,當(dāng)斜度為1:20時(shí),彎曲和拉伸性能都能滿足修補(bǔ)需求;對(duì)[0°/90°]4s鋪層的試件進(jìn)行彎曲和拉伸實(shí)驗(yàn)后得到的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析,當(dāng)斜度為1:25時(shí),彎曲和拉伸性能都能滿足修補(bǔ)需求。(4)采用ABAQUS有限元分析軟件,對(duì)彎曲實(shí)驗(yàn)和拉伸實(shí)驗(yàn)條件下的試件進(jìn)行分析,得到了層合板和膠層的應(yīng)力分布云圖,與實(shí)驗(yàn)結(jié)果有很好的吻合。
[Abstract]:With the wide application of composite materials in civil and military fields, various kinds of damage will occur in the service of the structure. For some damage which affect the subsequent use, the direct replacement of components does not meet the economic requirements, it is particularly necessary to repair them. The common methods of repair are mechanical connection repair and glue joint repair. However, mechanical connection repair brings unnecessary damage to the original member because of its need to drill holes in the original damaged part and easily produce stress concentration. So now glue repair is more and more used in engineering practice. In order to obtain better repair effect, it is the main research content of this paper to analyze the factors that affect the repair effect in the process of adhesive repair. The main work of this paper is as follows: (1) using TR50 carbon fiber prepreg from SK Chemical (Qingdao) Co., Ltd., the density of carbon fiber is 1.77g / cm ~ (-3), and the density of resin is 1.2g / cm ~ (-3). The composite laminates have 16 layers and each layer thickness is 0.0125 mm. The laminates are formed into 2mm thick laminates by hot pressing. Based on the strength analysis of the adhesive joint in the process of adhesive bonding, the inclined plane with minimum stress concentration was adopted and the Araldite@2015 ductile adhesive with high shear strength and high peeling strength was used to repair the joint. Ultrasonic C scan system is a system that combines ultrasonic detection with microcomputer control, data acquisition, storage and processing, and image display. In this scanning system, the computer controlled ultrasonic probe (transducer) is scanned alternately on the workpiece, and some parameters at each scanning point are displayed in different colors. The ultrasonic scanning of the laminated composite plates after grinding and gluing was carried out, and the scanning images of different cross-section directions were obtained. By observing the color of the adhesive, it is found that the thickness and quality of the adhesive layer can be guaranteed by using the Araldite@2015 ductile adhesive) and the effect of the laminates with different laying angles can be improved after the laminates are repaired with slanted surface. Two typical layering methods [鹵45 擄] 4s and [0 擄/ 90 擄] 4s were used to test the mechanical properties of the bonded specimens. The bending property recovery efficiency of [鹵45 擄] 4s layer was 119.66.The maximum recovery efficiency of tensile property was 71.4. The flexural property recovery efficiency of the specimens with [0 擄/ 90 擄] 4s layer after repair was 82.1 and the tensile property reached 71.4. The maximum recovery efficiency can reach 70.6 and / or 3) the effect of the laminates with different repair angles is good or bad after the splicing of the sloping surface. For the laminated plates of two typical layers, four different kinds of patching slope are selected, that is, 1: 10, 1: 1, 1: 15, 1: 20, 1: 25. The bending and tensile properties of the specimens covered with [鹵45 擄] 4s were analyzed after bending and tensile tests. When the slope was 1:20, the bending and tensile properties of the specimens covered with [0 擄/ 90 擄] 4s were analyzed. When the slope is 1:25, the bending and tensile properties can meet the repair requirements. (4) by using ABAQUS finite element analysis software, the bending and tensile test specimens are analyzed, and the stress distribution clouds of laminated plates and adhesive layers are obtained. It is in good agreement with the experimental results.
【學(xué)位授予單位】：天津工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號(hào)】：TB33

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本文編號(hào)：1795354