對低溫復(fù)合材料貯箱滲漏性能的研究背景、最新發(fā)展方向、研究現(xiàn)狀進行了概述,重點介紹了復(fù)合材料低溫微裂紋特性、復(fù)合材料低溫滲漏性能及其機理模型。研究表明:選用低模量碳纖維、減小樹脂基體與碳纖維的線脹系數(shù)差別、協(xié)同提高樹脂基體的低溫韌性和強度、減少預(yù)浸料單層厚度、增大復(fù)合材料鋪層角度,可以減少復(fù)合材料低溫微裂紋,從而降低復(fù)合材料低溫滲漏率。 

【文章來源】：宇航材料工藝. 2020,50(05)北大核心CSCD

【文章頁數(shù)】：6 頁

【部分圖文】：

Space X公司制造的Φ12 m復(fù)合材料液氧貯箱

2005年，美國NASA蘭利研究中心的EDWARD H.GLAESSGEN等人[11]研究了X-33三明治夾層結(jié)構(gòu)復(fù)合材料低溫貯箱在內(nèi)壓下失效的原因。作者通過典型層合板理論（CLT）給出了復(fù)合材料在低溫冷卻時的熱殘余應(yīng)力公式和橫向機械應(yīng)力公式，并計算出了X-33內(nèi)外蒙皮IM7/977-2層合板的橫向熱殘余應(yīng)力和橫向機械應(yīng)力，從而獲得了內(nèi)外蒙皮的總應(yīng)力值。作者計算得出：內(nèi)蒙皮中的應(yīng)力足以引起微裂紋的形成，而外蒙皮中的應(yīng)力則等于或小于微裂紋形成的門檻值。因此導(dǎo)致了液氫燃料滲過內(nèi)蒙皮進入到蜂窩芯中。3 復(fù)合材料低溫滲漏性能

對于X-33復(fù)合材料液氫貯箱，如果其他參數(shù)是常數(shù)，臨界能量釋放速率與模量成反比。因此，當(dāng)冷卻到低溫時，模量增加，臨界能力釋放速率則降低。22、-196和-253℃下IM7/977-2的G1C值分別是231、160和142 J/m2。IM7/977-2層合板中微裂紋密度隨拉伸應(yīng)力的增加和溫度的降低而明顯增加。2004年，美國俄亥俄州大學(xué)SAMIT ROY等人[21]評估了由橫向基體裂紋和分層形成的交互網(wǎng)絡(luò)通道（圖5）引起的滲漏。作者將一階剪切層合板理論應(yīng)用于5層和3層模型來預(yù)測分層裂紋開口距離。二維有限元分析證實了使用5層和3層模型得到的分層裂紋開口距離。作者使用適用于氣體通過多孔介質(zhì)的等溫粘性流動的Darcy定律發(fā)展了預(yù)測碳環(huán)氧復(fù)合材料滲漏性的數(shù)學(xué)模型。使用該模型可以通過給定的分層長度、裂紋密度和載荷情況來計算正交層合板的滲漏性。

【參考文獻】：
期刊論文
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