為了研究碳纖維增強(qiáng)復(fù)合材料（CFRP）層間力學(xué)性能在溫度環(huán)境中的老化失效行為,設(shè)計(jì)了CFRP層間拉伸、層間剪切和彎曲實(shí)驗(yàn),選取高溫（80℃）、低溫（-40℃）和高低溫循環(huán)（-40℃～80℃）3種老化環(huán)境,分別進(jìn)行0（未老化）、5、10、15、20、25、30天的老化實(shí)驗(yàn),采用傅里葉變換紅外光譜分析（FTIR）和差示掃描量熱法（DSC）,對CFRP老化前、后的化學(xué)成分變化和玻璃態(tài)轉(zhuǎn)換溫度（Tg）進(jìn)行測試分析,并測試分析了CFRP層間失效強(qiáng)度隨老化時間的變化規(guī)律,通過宏觀斷面和微觀分析揭示層間性能的老化作用機(jī)理。結(jié)果表明:在高溫和高低溫循環(huán)老化作用下,通過FTIR發(fā)現(xiàn)CFRP官能團(tuán)的變化趨勢和程度大致相同,并且通過DSC發(fā)現(xiàn)CFRP老化后發(fā)生了化學(xué)鍵的斷裂。高溫和高低溫循環(huán)老化后CFRP層間力學(xué)性能總體上發(fā)生了一定程度的退化,且衰減幅度比較接近,發(fā)現(xiàn)CFRP撕裂主要是纖維/基體界面開裂引起的,纖維發(fā)生斷裂并且纖維表面比較光滑,說明老化使纖維絲與基體的界面結(jié)合力顯著下降。但是,低溫老化對CFRP層間性能的影響不明顯。 

【文章來源】：吉林大學(xué)學(xué)報(工學(xué)版). 2020,50(04)北大核心

【文章頁數(shù)】：9 頁

【部分圖文】：

圖1 層間拉伸、層間剪切和彎曲板材示意圖

為了測定CFRP層間性能在高溫（80℃）、低溫（-40℃）和高低溫循環(huán)（-40℃～80℃）老化中的變化規(guī)律，先將CFRP板材放置到高低溫濕熱環(huán)境箱內(nèi)，濕度設(shè)置為常濕（相對濕度50%），并按照溫度循環(huán)譜進(jìn)行溫度老化實(shí)驗(yàn)（見圖4），采用控制變量法分別設(shè)置7種老化周期的對比組，分別為0（未老化）、5、10、15、20、25、30天，每組設(shè)置4個實(shí)驗(yàn)樣本。然后，制作成CFRP層間拉伸和層間剪切試件，通過萬能拉伸試驗(yàn)機(jī)（長春科新實(shí)驗(yàn)儀器有限公司提供），對老化后的CFRP試件分別進(jìn)行準(zhǔn)靜態(tài)的層間力學(xué)性能測試，為了消除非軸向力對實(shí)驗(yàn)測試的影響，在試件兩頭采用十字萬向節(jié)結(jié)構(gòu)。試驗(yàn)機(jī)以2 mm/min的恒定速度作用試件直至破壞，記錄實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，獲得CFRP層間力學(xué)性能的載荷‐位移曲線，計(jì)算不同老化周期后的層間性能。圖3 粘接夾具

粘接夾具

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]T700/5224復(fù)合材料在濕熱環(huán)境和化學(xué)介質(zhì)中的老化行為[J]. 張曉云,曹東,陸峰,劉建華.  材料工程. 2016(04)
[2]高溫老化對碳纖維增強(qiáng)雙馬來酰亞胺樹脂基復(fù)合材料力學(xué)性能的影響研究[J]. 隋曉東,梁成利,劉文博,王榮國,呂新穎,江龍,張春平.  纖維復(fù)合材料. 2011(01)
[3]復(fù)合材料高溫強(qiáng)度測試分析及數(shù)值模擬[J]. 陳明,龍連春,陳眾迎,張偉,陽志光.  材料導(dǎo)報. 2010(14)

碩士論文
[1]高低溫循環(huán)作用后CFRP層合板力學(xué)性能演變研究[D]. 肖琳.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2014



本文編號：3053650