【摘要】：三維角聯(lián)鎖機(jī)織復(fù)合材料,具有結(jié)構(gòu)整體性和高抗分層性特點(diǎn),被廣泛應(yīng)用耐沖擊工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。復(fù)合材料工程結(jié)構(gòu)高溫老化后沖擊性質(zhì)是實(shí)際應(yīng)用中經(jīng)常遇到的問(wèn)題。本文研究三維角聯(lián)鎖碳纖維/環(huán)氧樹(shù)脂復(fù)合材料在90℃、180℃高溫大氣環(huán)境下老化不同時(shí)間后準(zhǔn)靜態(tài)壓陷和低速?zèng)_擊性質(zhì)。采用掃描電鏡觀察復(fù)合材料高溫老化后橫截面形態(tài)及實(shí)驗(yàn)后纖維抽拔情況;通過(guò)樹(shù)脂熱重分析(TGA)、差示掃描量熱分析(DSC)、紅外光譜分析(IR)等方法表征環(huán)氧樹(shù)脂基體熱老化性質(zhì)。結(jié)論如下:(1)環(huán)氧樹(shù)脂DSC及IR分析:環(huán)氧樹(shù)脂高溫老化后,DSC曲線上一個(gè)后固化放熱峰,及紅外譜圖上一個(gè)環(huán)氧峰(波峰數(shù)916cm-1)消失,表明樹(shù)脂發(fā)生后固化。環(huán)氧樹(shù)脂TGA、DSC及IR分析:樹(shù)脂180℃時(shí)熱分解速率約為90℃的2.5倍;隨溫度及時(shí)間增加,樹(shù)脂熱降解質(zhì)量比率增大;在90℃及180℃老化,樹(shù)脂發(fā)生熱氧化,且180℃老化時(shí)樹(shù)脂熱降解嚴(yán)重。環(huán)氧樹(shù)脂老化過(guò)程存在后固化和熱氧降解兩種機(jī)制。90℃老化前期環(huán)氧樹(shù)脂因后固化交聯(lián)度增加,樹(shù)脂靜態(tài)壓縮強(qiáng)度及模量增大,老化16天時(shí),分別增加約9.4%、8.4%;因熱氧降解作用,32天老化樹(shù)脂壓縮強(qiáng)度及模量略微減小;在180℃老化時(shí),環(huán)氧樹(shù)脂因熱氧降解作用突出,樹(shù)脂壓縮強(qiáng)度及模量在老化32天時(shí)分別降低約9.0%、35.5%。(2)90℃老化復(fù)合材料基本沒(méi)有顏色變化,橫切面沒(méi)有裂紋。在180℃時(shí),老化時(shí)間增加,復(fù)合材料因嚴(yán)重?zé)嵫踅到?表面樹(shù)脂失重收縮,碳纖維暴露,顏色逐漸由灰黑變?yōu)楹贮S,最后呈現(xiàn)黑褐色。掃描電鏡觀察復(fù)合材料橫切面發(fā)現(xiàn):在180℃老化溫度下碳纖維與樹(shù)脂間會(huì)脫粘,且脫粘程度隨老化時(shí)間增加增大,出現(xiàn)大裂紋,90℃時(shí)沒(méi)有脫粘。掃描電鏡觀察復(fù)合材料沖斷面纖維抽拔。180℃老化纖維抽拔數(shù)量及長(zhǎng)度隨時(shí)間增加增大。(3)90℃老化時(shí),因后固化作用,準(zhǔn)靜態(tài)壓陷強(qiáng)度及模量隨時(shí)間增加增大,在16天時(shí)達(dá)到最大,分別增加約5.4%、1.8%;180℃時(shí),因熱氧降解作用,樹(shù)脂與纖維間脫粘,復(fù)合材料最大強(qiáng)度及模量隨老化時(shí)間增大而減小,在32天時(shí)分別減小約20.5%、6.9%。(4)復(fù)合材料低速?zèng)_擊最大強(qiáng)度及模量隨老化時(shí)間變化趨勢(shì)與準(zhǔn)靜態(tài)一致。90℃老化時(shí),復(fù)合材料最大強(qiáng)度及模量隨時(shí)間增加而增加,持續(xù)到老化16天,此時(shí)分別增加約6.4%、4.9%。因劇烈熱氧降解,180℃老化復(fù)合材料最大強(qiáng)度及模量隨老化時(shí)間增加而減小,在32天時(shí)分別減小約24.2%、6.5%。(5)在90℃時(shí),隨老化時(shí)間增加,復(fù)合材料彈性吸收能增加,在32天時(shí)增加約29.1%。180℃老化復(fù)合材料彈性吸收能隨時(shí)間增加先減小,在老化16天時(shí)減小約19.3%;老化32天時(shí),復(fù)合材料因彈性階段持續(xù)到大量纖維斷裂,彈性吸收能比老化16天略增大。大氣環(huán)境中三維角聯(lián)鎖機(jī)織復(fù)合材料老化性質(zhì)是實(shí)際應(yīng)用的重要課題,該項(xiàng)工作可進(jìn)一步擴(kuò)展出不同環(huán)境溫度服役時(shí)間三維紡織復(fù)合材料工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),為目前普遍采用的單一環(huán)境條件參數(shù)設(shè)計(jì)擴(kuò)充新內(nèi)容。
[Abstract]:Three-dimensional angular interlocking woven composites are widely used in impact resistant engineering structures because of their structural integrity and high delamination resistance. The impact properties of composite structures after high temperature aging are often encountered in practical applications. Quasi-static indentation and low-speed impact properties of composites after aging at different time in gas environment were observed by scanning electron microscopy (SEM), and the thermal aging properties of epoxy resin matrix were characterized by thermogravimetric analysis (TGA), differential scanning calorimetry (DSC) and infrared spectroscopy (IR). The conclusions are as follows: (1) DSC and IR analysis of epoxy resin: after aging at high temperature, a post-curing exothermic peak on DSC curve and an epoxy peak on infrared spectrum (wave number 916 cm-1) disappeared, indicating that the resin cured after occurring. TGA, DSC and IR analysis of epoxy resin: the thermal decomposition rate of epoxy resin at 180 C was about 2.5 times of 90 C; with temperature and time increasing; In addition, the thermal degradation mass ratio of epoxy resin increases, and the thermal oxidation of the resin occurs when the resin is aged at 90 and 180 degrees, and the thermal degradation of the resin is serious when the resin is aged at 180 degrees. The compressive strength and modulus of the resin increased by 9.4% and 8.4%, respectively; the compressive strength and modulus of the resin decreased slightly after 32 days of aging due to thermo-oxidative degradation; the compressive strength and modulus of the resin decreased by 9.0% and 35.5% respectively after 32 days of aging due to the prominent thermo-oxidative degradation of the epoxy resin at 180 (?) Cracks. At 180 C, the aging time increases, the composite surface resin shrinkage due to severe thermal oxygen degradation, carbon fiber exposure, color gradually from grey black to brown, and finally brown. SEM observation of the cross section of the composite material found that at 180 C aging temperature, carbon fiber and resin will be debonded, and the degree of debonding with aging. Scanning electron microscopy showed that the number and length of fiber pulled out at 180 C increased with time. (3) When aging at 90 C, the quasi-static compressive strength and modulus increased with time, reaching the maximum at 16 days and increasing about 5.4% respectively. The maximum strength and modulus of the composites decreased with the aging time increasing, and decreased about 20.5% and 6.9% respectively at 32 days. 4) The variation trend of the maximum strength and modulus of the composites with aging time was consistent with that of the quasi-static composites. The maximum strength and modulus of composites decreases with the increase of aging time, and decreases by 24.2% and 6.5% at 32 days, respectively. (5) The elastic absorption energy of composites increases with the increase of aging time at 90 degrees centigrade, and increases at 32 days. The elastic absorption energy of the composites decreases firstly with the increase of time, and decreases about 19.3% at 16 days of aging. At 32 days of aging, the elastic absorption energy of the composites increases slightly compared with that of the composites after 16 days of aging. This work can further expand the design of three-dimensional textile composite engineering structures with different service time at different ambient temperatures, and expand the new content for the design of single environmental parameters commonly used at present.
【學(xué)位授予單位】：東華大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號(hào)】：TB332

【相似文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 王蘭江;吊酒罐常壓工藝和聯(lián)鎖方法[J];勞動(dòng)保護(hù);1978年03期

2 陳子華;;12通道第一報(bào)警聯(lián)鎖記憶顯示器[J];化工自動(dòng)化及儀表;1986年03期

3 董偉成;;提高儀表聯(lián)鎖可靠性的探討[J];煉油化工自動(dòng)化;1991年06期

4 ;柯施泰工業(yè)安全設(shè)備(上海)有限公司工廠在上海成立——安全聯(lián)鎖生產(chǎn)和銷售功能業(yè)已全面啟動(dòng)[J];金屬世界;2010年02期

5 謝鐘元;張玉生;;高壓分離器液位聯(lián)鎖的改進(jìn)[J];化工自動(dòng)化及儀表;1989年04期

6 董偉成;;提高聯(lián)鎖及控制系統(tǒng)可靠性的探討[J];煉油化工自動(dòng)化;1991年01期

7 鐘霖田;;兼具預(yù)聯(lián)鎖的智能型水碳比值控制系統(tǒng)的實(shí)施[J];煉油化工自動(dòng)化;1991年04期

8 D. S. Brookstein ,張程;多層聯(lián)鎖編織——一種生產(chǎn)紡織增強(qiáng)制品的新方法[J];產(chǎn)業(yè)用紡織品;1993年02期

9 許宏陽(yáng);;4M壓縮機(jī)聯(lián)鎖電纜接地故障分析[J];化工自動(dòng)化及儀表;1993年06期

10 谷修文,徐寶華,包世紅;金陵化肥廠PLC與DCS系統(tǒng)之間的通訊[J];大氮肥;1999年01期

相關(guān)會(huì)議論文 前5條

1 高志亮;張亞軍;文學(xué)鋒;高揚(yáng);;安全聯(lián)鎖監(jiān)控系統(tǒng)在生產(chǎn)中的應(yīng)用及安全運(yùn)行保障措施[A];第三屆鐵路安全風(fēng)險(xiǎn)管理及技術(shù)裝備研討會(huì)論文集（中冊(cè)）[C];2012年

2 劉慶;類承X;樊加樂(lè);樊雷;楊寶仁;;無(wú)線聯(lián)鎖在宣鋼原料場(chǎng)的應(yīng)用[A];全國(guó)冶金自動(dòng)化信息網(wǎng)2012年年會(huì)論文集[C];2012年

3 樊建華;薛宏民;;五蒸發(fā)系統(tǒng)中電機(jī)控制及聯(lián)鎖設(shè)計(jì)[A];第十一屆全國(guó)自動(dòng)化應(yīng)用技術(shù)學(xué)術(shù)交流會(huì)論文集[C];2006年

4 石巖;李艷霞;鄭俊英;;DX-200發(fā)射機(jī)模塊／電纜聯(lián)鎖故障理論及實(shí)例分析[A];2006全國(guó)廣播電視發(fā)射技術(shù)論文集（1）[C];2006年

5 楊列煥;鞏偉峰;陳新;;轉(zhuǎn)化工段壓差聯(lián)鎖方案的優(yōu)化[A];蘇、魯、皖、贛、冀五省金屬學(xué)會(huì)第十五屆焦化學(xué)術(shù)年會(huì)論文集（上冊(cè)）[C];2010年

相關(guān)重要報(bào)紙文章 前5條

1 俞慧忠 舒玉斌;“五防”保安全[N];中國(guó)電力報(bào);2004年

2 楊斌;再談混凝土聯(lián)鎖砌塊[N];中國(guó)建材報(bào);2001年

3 通訊員 浩然;永榮礦業(yè)研制成功 井下聯(lián)鎖信號(hào)填補(bǔ)業(yè)內(nèi)空白[N];經(jīng)理日?qǐng)?bào);2008年

4 吳建華;安全管理成功路[N];中國(guó)有色金屬報(bào);2005年

5 吳建華;真情關(guān)愛(ài)保安全[N];中國(guó)礦業(yè)報(bào);2005年

相關(guān)博士學(xué)位論文 前1條

1 金利民;三維角聯(lián)鎖機(jī)織復(fù)合材料三點(diǎn)彎曲疲勞性能與結(jié)構(gòu)效應(yīng)[D];東華大學(xué);2012年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前10條

1 陳慧琳;駝峰場(chǎng)聯(lián)鎖功能仿真[D];西南交通大學(xué);2015年

2 潘青龍;駝峰場(chǎng)聯(lián)鎖上位機(jī)功能仿真軟件[D];西南交通大學(xué);2015年

3 王亞;二甲基亞砜裝置安全系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[D];電子科技大學(xué);2014年

4 王林浩;基于Modbus/TCP的低壓配電區(qū)域聯(lián)鎖與閉鎖系統(tǒng)的研究[D];溫州大學(xué);2015年

5 許鶴;角聯(lián)鎖織物結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)及其復(fù)合材料力學(xué)性能探討[D];中原工學(xué)院;2015年

6 黃虹葦;車地協(xié)同聯(lián)鎖模式下的分布式聯(lián)鎖計(jì)算機(jī)系統(tǒng)研究[D];北京交通大學(xué);2016年

7 單晶晶;角聯(lián)鎖織物復(fù)合材料聲學(xué)性能探討[D];中原工學(xué)院;2016年

8 王明玲;高溫老化對(duì)三維角聯(lián)鎖機(jī)織復(fù)合材料低速?zèng)_擊性能影響[D];東華大學(xué);2017年

9 聶建斌;角聯(lián)鎖織物的開(kāi)發(fā)及性能研究[D];蘇州大學(xué);2007年

10 葉敬賢;軌道交通聯(lián)鎖實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的研究[D];北京交通大學(xué);2009年

，

本文編號(hào)：2230814