增韌--定型雙功能織物的制備及其復(fù)合材料性能研究.pdf

1、層合復(fù)合材料由于具有輕質(zhì)高強(qiáng)等優(yōu)良的力學(xué)性能，在各個(gè)領(lǐng)域都得到了廣泛的應(yīng)用，但因受到外來(lái)沖擊時(shí)容易發(fā)生層間的分層損傷導(dǎo)致材料使用壽命縮短、力學(xué)性能下降等問(wèn)題，所以抑制分層、提高復(fù)合材料斷裂韌性成為該領(lǐng)域研究的重點(diǎn)。本文基于層合復(fù)合材料的層間增韌思想設(shè)計(jì)并制成一種預(yù)定型-增韌雙功能的織物，使其在復(fù)合材料制作過(guò)程中無(wú)論是前期的鋪層階段還是后期復(fù)合材料力學(xué)性能測(cè)試階段都能比未處理樣品性能得到較大提升。研究主要結(jié)果如下:
　　通過(guò)梳理和熱

2、壓工藝設(shè)計(jì)并制作出前期“預(yù)定型”織物，探究了基布和定型材料、增韌材料的結(jié)合方法以及定型劑/增韌劑比例，結(jié)果表明:在增韌劑和定型劑附著方式上，相比分層模式，混合模式更能表現(xiàn)出織物性能的優(yōu)越性。此外，研究還發(fā)現(xiàn)合適的定型劑克重區(qū)間為15-20g/m2，合適的增韌劑克重區(qū)間為15-40g/m2。定型劑加增韌劑含量占織物總克重的7％-13％為合適的比例區(qū)間。
　　在復(fù)合材料力學(xué)性能測(cè)試階段，在盡可能減少定型劑含量的情況下，增韌劑含量在20

3、-30g/m2區(qū)間內(nèi)能提供復(fù)合材料較好的層間韌性。10g/m2PP+20g/m2PI有最小的損傷面積，10g/m2PP+30g/m2PI有最大的斷裂能量釋放率。定型劑(PP)對(duì)復(fù)合材料層間韌性增加略有阻礙作用，但是無(wú)論是單獨(dú)使用增韌劑(PI)還是與定型劑混合使用，都能使復(fù)合材料層間韌性得到大幅提升，并且隨著增韌劑克重的增加呈現(xiàn)一個(gè)先上升后下降的趨勢(shì)。此外，通過(guò)電鏡發(fā)現(xiàn)聚酰亞胺短纖維在樹脂中的無(wú)序分布以及其對(duì)上下層間的橋聯(lián)作用是復(fù)合材料增

4、韌的主要原因。
　　有限元分析結(jié)果表明，剛度、能量釋放率是影響模型斷裂韌性的主要因素。在分層失效階段，剛度越大越容易導(dǎo)致層間應(yīng)力的突然下降從而發(fā)生裂紋擴(kuò)展現(xiàn)象;能量釋放效率越大，材料拉伸載荷和位移都隨之增大，增韌層賦予的塑性耗散能越大整體能量釋放率的越大，表現(xiàn)為材料層間韌性的增加。對(duì)于低速?zèng)_擊模型來(lái)說(shuō)，復(fù)合材料板吸收的內(nèi)能和粘性損耗是主要的能量吸收方式，反映在模型上為節(jié)點(diǎn)單元的應(yīng)力應(yīng)變隨時(shí)間的波動(dòng)，這與樹脂基體受到破壞、基體和纖維