研究正交鋪層的碳纖維增強(qiáng)環(huán)氧樹(shù)脂基復(fù)合材料（CFRP）在超低溫的環(huán)境下的彎曲性能和損傷破壞形式。對(duì)復(fù)合材料試樣進(jìn)行不同時(shí)間的液氧浸泡處理和不同次數(shù)的常溫/液氧溫度熱循環(huán)處理來(lái)模擬液氧燃料貯箱使用工況,通過(guò)配有超低溫試驗(yàn)裝置的力學(xué)試驗(yàn)機(jī)研究CFRP在不同超低溫條件處理前后的低溫彎曲強(qiáng)度和彎曲模量的變化規(guī)律;采用掃描電子顯微鏡（SEM）對(duì)破壞前后試樣的微觀(guān)形貌進(jìn)行分析。結(jié)果表明,經(jīng)過(guò)液氧浸泡及常溫/液氧溫度熱循環(huán)處理的CFRP的超低溫彎曲強(qiáng)度和模量變化趨勢(shì)基本一致,均隨時(shí)間和循環(huán)次數(shù)的增加先下降后上升,這種變化規(guī)律與其超低溫環(huán)境下材料的微觀(guān)結(jié)構(gòu)變化密切相關(guān)。結(jié)合CFRP破壞前后的宏觀(guān)和微觀(guān)結(jié)構(gòu)特性以及微裂紋的擴(kuò)展規(guī)律,揭示了正交鋪層CFRP超低溫彎曲性能變化的機(jī)理。 

【文章來(lái)源】：宇航學(xué)報(bào). 2016,37(05)北大核心EICSCD

【文章頁(yè)數(shù)】：7 頁(yè)

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常溫/超低溫循環(huán)裝置及循環(huán)中的試樣Fig．1Ｒoomtemperaturecryogeniccyclingdeviceandsamples

匝槭保?≡裎露群鴕貉?－183℃)相近且性能穩(wěn)定的液氮(－196℃)來(lái)替代液氧作為低溫介質(zhì)使用。由于目前沒(méi)有適用于低溫測(cè)試的試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)，本文根據(jù)室溫試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)GB/T1446－2005纖維增強(qiáng)塑料彎曲性能試驗(yàn)方法進(jìn)行彎曲試驗(yàn)，分析時(shí)采用線(xiàn)性初始失穩(wěn)撓度，彎曲模量的計(jì)算公式如下:Ef=l3ΔP4bh3ΔS式中:Ef表示彎曲彈性模量，ΔP表示載荷－撓度曲線(xiàn)上初始直線(xiàn)段的載荷增量，ΔS表示與載荷增量ΔP對(duì)應(yīng)的跨距中點(diǎn)處的撓度增量。試驗(yàn)設(shè)備為100kN的電液伺服試驗(yàn)機(jī)和可以浸泡在液氮中的三點(diǎn)彎曲試驗(yàn)裝置，如圖2所示。在進(jìn)行超低溫彎曲試驗(yàn)時(shí)，液氮完全淹沒(méi)試樣和夾具，試驗(yàn)過(guò)程均在液氮環(huán)境中完成，以保證試驗(yàn)的低溫環(huán)境。試樣進(jìn)行常溫彎曲試驗(yàn)和低溫彎曲試驗(yàn)的圖片如圖3所示。圖2電液伺服試驗(yàn)機(jī)和充滿(mǎn)液氮的三點(diǎn)彎曲試驗(yàn)裝置Fig．2Electro-hydraulicservotestingmachineandthree-pointbendingdevicefilledwithliquidnitrogen圖3室溫和低溫彎曲試驗(yàn)Fig．3Bendingtestsatroomtemperatureandlowtemperature2結(jié)果和討論由于液氧燃料貯箱是在液氧溫度下長(zhǎng)期工作，而復(fù)合材料長(zhǎng)期在低溫下的性能會(huì)發(fā)生較大變化，因此，需要研究不同浸泡時(shí)間對(duì)復(fù)合材料的損傷及低溫力學(xué)性能的影響。同時(shí)液氧燃料貯箱服役時(shí)要承受超低溫下的內(nèi)外壓作用，在裝卸燃料時(shí)，還要承受溫度和載荷的多次循環(huán)作用，所以需要了解不同常溫/液氧溫度熱循環(huán)次數(shù)后的損傷情況及對(duì)彎曲性能的影響。采用掃描電子顯微鏡對(duì)低溫處理及彎曲試驗(yàn)后的試樣進(jìn)行觀(guān)察，根據(jù)不同處理?xiàng)l件下層620宇航學(xué)報(bào)第37卷

1446－2005纖維增強(qiáng)塑料彎曲性能試驗(yàn)方法進(jìn)行彎曲試驗(yàn)，分析時(shí)采用線(xiàn)性初始失穩(wěn)撓度，彎曲模量的計(jì)算公式如下:Ef=l3ΔP4bh3ΔS式中:Ef表示彎曲彈性模量，ΔP表示載荷－撓度曲線(xiàn)上初始直線(xiàn)段的載荷增量，ΔS表示與載荷增量ΔP對(duì)應(yīng)的跨距中點(diǎn)處的撓度增量。試驗(yàn)設(shè)備為100kN的電液伺服試驗(yàn)機(jī)和可以浸泡在液氮中的三點(diǎn)彎曲試驗(yàn)裝置，如圖2所示。在進(jìn)行超低溫彎曲試驗(yàn)時(shí)，液氮完全淹沒(méi)試樣和夾具，試驗(yàn)過(guò)程均在液氮環(huán)境中完成，以保證試驗(yàn)的低溫環(huán)境。試樣進(jìn)行常溫彎曲試驗(yàn)和低溫彎曲試驗(yàn)的圖片如圖3所示。圖2電液伺服試驗(yàn)機(jī)和充滿(mǎn)液氮的三點(diǎn)彎曲試驗(yàn)裝置Fig．2Electro-hydraulicservotestingmachineandthree-pointbendingdevicefilledwithliquidnitrogen圖3室溫和低溫彎曲試驗(yàn)Fig．3Bendingtestsatroomtemperatureandlowtemperature2結(jié)果和討論由于液氧燃料貯箱是在液氧溫度下長(zhǎng)期工作，而復(fù)合材料長(zhǎng)期在低溫下的性能會(huì)發(fā)生較大變化，因此，需要研究不同浸泡時(shí)間對(duì)復(fù)合材料的損傷及低溫力學(xué)性能的影響。同時(shí)液氧燃料貯箱服役時(shí)要承受超低溫下的內(nèi)外壓作用，在裝卸燃料時(shí)，還要承受溫度和載荷的多次循環(huán)作用，所以需要了解不同常溫/液氧溫度熱循環(huán)次數(shù)后的損傷情況及對(duì)彎曲性能的影響。采用掃描電子顯微鏡對(duì)低溫處理及彎曲試驗(yàn)后的試樣進(jìn)行觀(guān)察，根據(jù)不同處理?xiàng)l件下層620宇航學(xué)報(bào)第37卷

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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