碳纖維復(fù)合材料由于具有比強度、比剛度高等傳統(tǒng)金屬材料所不具備的優(yōu)點,使其在航空及汽車工業(yè)等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。碳纖維層合板復(fù)合材料是以環(huán)氧樹脂為基體的多層碳纖維復(fù)合結(jié)構(gòu),在其結(jié)構(gòu)中存在著多層樹脂粘接層及粘接界面,由于樹脂為脆性材料,粘接層基體和碳纖維/樹脂界面的強度及斷裂韌性較差,成為影響復(fù)合材料整體力學(xué)性能的關(guān)鍵因素,針對該問題,本文使用Kevlar纖維（芳綸纖維）對復(fù)合材料粘接層及粘接界面進行增強,并以雙懸臂梁（Double Cantilever Beam,DCB）試驗為基礎(chǔ)研究了Kevlar纖維對碳纖維復(fù)合材料的增強機理。主要研究內(nèi)容包括:（1）首先使用Kevlar纖維薄膜對粘接層的純樹脂構(gòu)造進行加強,形成以Kevlar纖維為骨架的復(fù)合粘接層,與純樹脂粘接層相比,Kevlar纖維薄膜可以使粘接層的極限承載力及斷裂韌性分別提高75%、103.9%,并且可以協(xié)調(diào)增強碳纖維/樹脂界面強度,防止碳纖維/樹脂界面發(fā)生剝離破壞;（2）為減少Kevlar纖維/樹脂界面缺陷,提高界面強度,使用表面預(yù)處理技術(shù)對Kevlar纖維表面進行預(yù)處理,提高了樹脂對Kevlar纖維薄膜的浸潤性,增加了Kevl... 

【文章來源】：長安大學(xué)陜西省 211工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：77 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

空客A350XWB中各種材料占比

的加固工程中。圖1.1 空客A350XWB中各種材料占比 圖1.2 碳纖維復(fù)合材料復(fù)合材料的廣泛應(yīng)用[6][7][8]，給復(fù)合材料的綜合力學(xué)性能和結(jié)構(gòu)的安全性提出了較高的要求，既要保證結(jié)構(gòu)的設(shè)計強度，又要防止內(nèi)部缺陷給結(jié)構(gòu)造成嚴(yán)重破壞。由于復(fù)合材料是由幾種組分復(fù)合而成[9]，使其具有有別于金屬材料的獨有特點：復(fù)合效應(yīng)、性能的可設(shè)計性和多功能兼容性等，使其能夠滿足不同工況下的力學(xué)要求及對特殊性能的要求，但是，復(fù)合材料的多層結(jié)構(gòu)會使材料內(nèi)部出現(xiàn)多層接觸界面，而界面處通常為缺陷易發(fā)生位置，成為復(fù)合材料中的薄弱環(huán)節(jié)，各組分的相容程度和界面間粘結(jié)力的大小直接影響著復(fù)合材料的綜合性能。易發(fā)生裂紋擴展位置樹脂基體

建立了單纖維拔出的力學(xué)模型，得出了纖維嵌入基體中部分沿纖維方向的軸向應(yīng)力及纖維與基體界面的剪應(yīng)力，并研究了纖維軸向應(yīng)力及界面剪應(yīng)力分布隨纖維埋入深度變化的規(guī)律(圖1.3)，圖中l(wèi) 為纖維埋入基體中的長度，隨著纖維埋入深度的增加，纖維的軸向應(yīng)力會先減小后增大，而纖維與基體間的剪應(yīng)力會逐漸減小，且剪應(yīng)力大小在埋入長度范圍內(nèi)基本保持不變，因此，在粘接層中通過增加嵌入樹脂基體中的長度，可以使纖維的拔出阻力隨嵌入深度的增加而呈線性增加。（a）纖維軸向應(yīng)力分布 （b）纖維與樹脂界面剪應(yīng)力分布圖1.3 纖維軸向應(yīng)力及界面剪應(yīng)力隨纖維埋入深度變化規(guī)律[41]1.2.3 復(fù)合材料粘接層Ⅰ型裂紋擴展研究在通過試驗測量Ⅰ型裂紋斷裂韌性研究中，研究人員通常使用R曲線來描述層間斷裂韌性隨裂紋擴展長度變化的規(guī)律[42][43]，對于存在纖維橋聯(lián)現(xiàn)象的復(fù)合材料，R曲線的變化規(guī)律整體表現(xiàn)為先增大后逐漸趨于平穩(wěn)，主要是由于在裂紋擴展初始階段，層間位移較小

【參考文獻】：
期刊論文
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碩士論文
[1]碳纖維增強復(fù)合材料界面裂紋擴展及損傷研究[D]. 胡丹.北京化工大學(xué) 2016
[2]Z-pin增強碳纖維/樹脂基復(fù)合材料黏結(jié)結(jié)構(gòu)Ⅰ+Ⅱ型混合斷裂韌性研究[D]. 黃愷.西安建筑科技大學(xué) 2016



本文編號：3009745