本文關(guān)鍵詞：混雜復(fù)合材料低速?zèng)_擊力學(xué)性能實(shí)驗(yàn)研究

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【摘要】：由于纖維種類、混雜結(jié)構(gòu)、混雜比例具有靈活的可設(shè)計(jì)性,纖維混雜復(fù)合材料會(huì)出現(xiàn)各種不同的混雜效果。纖維混雜復(fù)合材料既能保持單一纖維復(fù)合材料的某些性能優(yōu)點(diǎn),又能一定程度上消除復(fù)合材料力學(xué)性能的短板效應(yīng),將大大地?cái)U(kuò)展復(fù)合材料的應(yīng)用范圍。課題結(jié)合當(dāng)前高性能纖維的發(fā)展,研究了兩個(gè)類型的纖維混雜復(fù)合材料低速?zèng)_擊性能,1.芳綸/超高分子量聚乙烯(Aramid/UHMWPE)混雜復(fù)合材料2.碳/芳綸(Carbon/Aramid)混雜復(fù)合材料,每類混雜復(fù)合材料均設(shè)計(jì)了兩種層間混雜、兩種夾芯混雜和層內(nèi)混雜共五種混雜結(jié)構(gòu),對(duì)比不同混雜結(jié)構(gòu)性能間的差異,優(yōu)選性能優(yōu)良的混雜結(jié)構(gòu),從實(shí)驗(yàn)角度為混雜復(fù)合材料抗沖擊性能設(shè)計(jì)提供了理論依據(jù)。芳綸/UHMWPE纖維混雜復(fù)合材料具有更高的減重效率,通過(guò)落錘沖擊實(shí)驗(yàn)評(píng)價(jià)了混雜結(jié)構(gòu)、UHMWPE纖維混雜含量對(duì)其沖擊載荷、沖擊彈性應(yīng)變能、沖擊損傷形貌等抗沖擊性能的影響。結(jié)果表明,芳綸/UHMWPE混雜復(fù)合材料層板載荷峰值均大于兩種單一纖維復(fù)合材料層板,試樣沖擊正面與背面均為芳綸纖維的層間混雜層板沖擊載荷峰值最大,沖擊正面與背面均為UHMWPE纖維的混雜層板分層損傷嚴(yán)重；五種混雜結(jié)構(gòu)層板吸收能量均小于單一纖維層板,而彈性應(yīng)變能均大于單一纖維層板,芳綸/UHMWPE纖維混雜復(fù)合材料展現(xiàn)了良好沖擊韌性。在沖擊能量相近的情況下,層內(nèi)混雜層板沖擊后損傷面積最小；隨著UHMWPE纖維混雜含量增加,沖擊載荷峰值先增大后減小,當(dāng)UHMWPE纖維混雜含量約為40%時(shí),層間混雜復(fù)合材料層板沖擊載荷峰值最大。對(duì)于碳／芳綸纖維混雜復(fù)合材料層板,本文探討了其沖擊載荷、韌性指數(shù)DI值、凹坑深度、內(nèi)部損傷情況等沖擊損傷形貌。結(jié)果表明,碳纖維層板具有最大的沖擊載荷峰值,芳綸纖維層板沖擊載荷峰值最小,混雜復(fù)合材料層板沖擊載荷峰值介于兩者之間,五種混雜結(jié)構(gòu)碳／芳綸纖維混雜復(fù)合材料中,層間混雜復(fù)合材料展現(xiàn)了最大的載荷峰值。五種混雜復(fù)合材料具有較高的DI值,層間混雜復(fù)合材料層板DI值最大,表現(xiàn)出良好的沖擊韌性。在沖擊能量相近的情況下,五種混雜結(jié)構(gòu)復(fù)合材料中,層間混雜層板沖擊后損傷面積最小,展現(xiàn)了良好的沖擊損傷阻抗。
【關(guān)鍵詞】：復(fù)合材料 混雜復(fù)合材料 碳纖維 芳綸纖維 超高分子量聚乙烯纖維 沖擊性能
【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】：2016
【分類號(hào)】：TB332
【目錄】：

• 學(xué)位論文的主要?jiǎng)?chuàng)新點(diǎn)3-4
• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第一章 緒論9-23
• 1.1 課題的研究背景9
• 1.2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀9-20
• 1.2.1 混雜復(fù)合材料研究現(xiàn)狀9-11
• 1.2.2 碳纖維、芳綸纖維、UHMWPE纖維研究現(xiàn)狀11-14
• 1.2.3 芳綸/UHMWPE纖維混雜復(fù)合材料沖擊性能研究現(xiàn)狀14-15
• 1.2.4 碳/芳綸纖維混雜復(fù)合材料沖擊性能研究現(xiàn)狀15-20
• 1.3 課題的目的和意義20
• 1.4 課題主要研究?jī)?nèi)容20-23
• 第二章 實(shí)驗(yàn)部分23-33
• 2.1 實(shí)驗(yàn)的儀器和原材料23-25
• 2.1.1 實(shí)驗(yàn)儀器23
• 2.1.2 纖維與織物23-25
• 2.2 混雜復(fù)合材料層合板制備25-29
• 2.2.1 層合板的設(shè)計(jì)25
• 2.2.2 RTM工藝流程25-27
• 2.2.3 具體設(shè)計(jì)參數(shù)27-29
• 2.2.3.1 芳綸/UHMWPE纖維混雜復(fù)合材料層合板參數(shù)27-28
• 2.2.3.2 碳/芳綸纖維混雜復(fù)合材料層合板參數(shù)28-29
• 2.3 平板沖擊試驗(yàn)方法29-31
• (1) 試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)29
• (2) 測(cè)試設(shè)備29
• (3) 試樣制備29-31
• 2.4 分析測(cè)試儀器31-33
• 2.4.1 超景深三維顯微系統(tǒng)-損傷形貌觀測(cè)31
• 2.4.2 超聲C掃描-無(wú)損檢測(cè)31-32
• 2.4.3 便攜式三坐標(biāo)測(cè)量?jī)x-測(cè)凹坑深度32-33
• 第三章 芳綸/UHMWPE纖維混雜復(fù)合材料沖擊性能測(cè)試與分析33-41
• 3.1 沖擊載荷-時(shí)間曲線33-35
• 3.2 沖擊能量-時(shí)間曲線35-36
• 3.3 沖擊損傷觀測(cè)與分析36-40
• 3.4 小結(jié)40-41
• 第四章 碳/芳綸纖維混雜復(fù)合材料沖擊性能測(cè)試與分析41-57
• 4.1 沖擊載荷-時(shí)間曲線41-44
• 4.2 沖擊能量-時(shí)間曲線44-45
• 4.3 沖擊損傷觀測(cè)與分析45-56
• 4.3.1 沖擊凹坑深度測(cè)定45-49
• 4.3.2 沖擊損傷形貌49-53
• 4.3.3 沖擊損傷面積53-56
• 4.4 小結(jié)56-57
• 第五章 結(jié)論與不足57-59
• 5.1 結(jié)論57-58
• 5.2 不足58-59
• 參考文獻(xiàn)59-63
• 發(fā)表論文和參加科研情況63-65
• 致謝65

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