本文關(guān)鍵詞：濕熱環(huán)境對碳纖維樹脂基層合板的力學(xué)性能影響研究

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【摘要】：復(fù)合材料作為一種新興材料被廣泛運用于各種行業(yè),如航天領(lǐng)域、汽車工業(yè)領(lǐng)域和民用生活用品領(lǐng)域等,而碳纖維作為復(fù)合材料中使用最為普遍的一種,由于其優(yōu)異的綜合性能,更加受到青睞。隨著復(fù)合材料的快速發(fā)展與應(yīng)用,越來越多的復(fù)合材料制品被用于條件惡劣的環(huán)境中,比如現(xiàn)實生活中最常見的濕熱環(huán)境。長期處于濕熱環(huán)境下的復(fù)合材料,如碳纖維管道、復(fù)合材料存儲氣瓶等,材料內(nèi)部會產(chǎn)生濕熱應(yīng)力,發(fā)生老化現(xiàn)象,從而破壞材料內(nèi)部性能,降低材料抵抗外來破壞載荷的能力。碳纖維復(fù)合材料層合板長期處于濕熱環(huán)境中也會導(dǎo)致內(nèi)部結(jié)構(gòu)發(fā)生改變,降低使用壽命,因此有必要研究濕熱環(huán)境對復(fù)合材料力學(xué)性能的影響,從而采取一定的防護措施。本文主要以彈性力學(xué)、損傷力學(xué)和經(jīng)典層合板理論為基礎(chǔ),研究方法是以實驗與仿真相結(jié)合。實驗以國產(chǎn)碳纖維(CCF300)/環(huán)氧樹脂(5228)層合板為實驗對象,包括三個模塊。首先是材料基本性能參數(shù)測定實驗,通過手動鋪層制備實驗試樣,按照相關(guān)實驗標準進行測試,得到材料各種強度和模量等基本參數(shù),用于仿真參數(shù)輸入。然后進行碳纖維層合板的吸濕實驗,得到材料吸濕數(shù)據(jù)與曲線,可以發(fā)現(xiàn)吸濕行為基本滿足Fick第二定律,并計算其吸濕濃度和擴散率。最后是對經(jīng)過四種不同濕熱條件處理的試樣,進行拉伸、壓縮和彎曲實驗,分別得到破壞載荷與位移曲線,總結(jié)濕熱對三種力學(xué)破壞的影響。文章主要利用有限元分析軟件ABAQUS進行數(shù)值模擬,仿真主要分為兩模塊。第一模塊是不考慮濕熱條件,碳纖維層合板的結(jié)構(gòu)的損傷破壞。該部分仿真是利用ABAQUS有限元軟件模擬層合板的纖維拉伸與纖維壓縮失效、基體開裂與基體擠壓失效,同時采用內(nèi)聚力單元模擬分層損傷,最終得到材料各種損失分布圖和破壞載荷值。第二模塊是考慮濕熱條件下,通過研究濕熱環(huán)境下碳纖維層合板的本構(gòu)關(guān)系模型,結(jié)合熱傳導(dǎo)和質(zhì)量擴散理論。利用ABAQUS仿真軟件中熱傳遞和質(zhì)量擴散模塊模擬濕熱環(huán)境下復(fù)合材料吸濕行為和濕熱應(yīng)力,得到水分濃度分布圖和水分擴散曲線,以及濕熱應(yīng)力分布云圖。最后,對比實驗和仿真結(jié)果,得出在低于材料固化溫度范圍內(nèi),濕度的影響大于溫度,同時提出了層合板的損傷模型、吸濕模型,驗證了模型的正確性。因此大大彌補了傳統(tǒng)濕熱實驗方法的周期長、水分分布測量困難的弊端。
【學(xué)位授予單位】：浙江理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號】：TB332

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1 劉昆成,鄭佑勝;高原及濕熱環(huán)境對橡膠材料劣化影響的對比分析研究[J];環(huán)境技術(shù);1997年05期

2 賀涵貞,張偉;應(yīng)用綜合溫度評價濕熱環(huán)境初探[J];勞動醫(yī)學(xué);1997年01期

3 楊加明,孫良新,吳麗娟,張一龍;濕熱環(huán)境下復(fù)合材料層板的幾何非線性分析[J];工程力學(xué);2005年05期

4 彭凡,傅衣銘;濕熱環(huán)境下粘彈性板的非線性動力穩(wěn)定性分析[J];湘潭大學(xué)自然科學(xué)學(xué)報;2005年01期

5 蔡衛(wèi)東,趙昌正,張國定,吳人潔;濕熱環(huán)境對石墨/鋁復(fù)合材料的影響[J];航空學(xué)報;1987年12期

6 胡建平;蔡吉U，

本文編號：1264362