不同長度玻璃纖維增強復(fù)合材料力學(xué)性能與界面性能的研究.pdf

1、近年來，隨著汽車工業(yè)的不斷發(fā)展和汽車保有量的持續(xù)增加，能耗、安全、環(huán)保三大問題也日益突出。而汽車輕量化則是降低能耗、減少污染物排放的重要途徑。汽車輕量化就是在保證汽車強度和安全性能的前提下，盡可能降低汽車整車質(zhì)量，進而提高燃油利用率，減少污染物排放。實現(xiàn)輕量化的途徑有很多，其中之一就是研發(fā)輕量高強的材料。復(fù)合材料因其比強度比剛度高、耐腐蝕性好、耐疲勞性久以及能夠大規(guī)模整體成型等優(yōu)點被作為重點研究對象，其中纖維增強復(fù)合材料更是學(xué)者們競相研

2、究的熱點。
　　本實驗中，使用玻璃纖維與聚丙烯樹脂制得短纖維增強粒料S3與長纖維增強粒料L7、L11、L15，經(jīng)過注塑成型工序后制得啞鈴狀試樣，并對這四種復(fù)合材料進行了拉伸、彎曲、沖擊實驗等，還測量了注塑成型后殘留玻璃纖維的長度，研究了增強纖維長度變化對玻璃纖維聚丙烯復(fù)合材料的力學(xué)性能的影響。除了對力學(xué)性能的研究之外，還通過光學(xué)顯微鏡觀察法以及X-ray CT掃描法對復(fù)合材料內(nèi)部纖維排列進行觀察，計算了纖維取向角以及纖維取向因子，

3、并通過Kelly-Tyson修正公式獲得了纖維臨界長度進而計算玻璃纖維與聚丙烯樹脂間的界面剪切應(yīng)力。
　　通過以上實驗獲得的結(jié)論如下：
　　1)注塑成型后玻璃纖維長度斷裂嚴重，四種復(fù)合材料長度下降幅度均超過50％，但是隨著增強纖維原始長度從1.5mm到15mm的增加，殘留纖維長度也從0.68mm增加到4.18mm。
　　2)當纖維殘留長度從0.68mm增加到3.02mm時，拉伸強度和彎曲強度都有明顯提高，但當長度從3.

4、02mm增加到4.18mm后，拉伸強度和彎曲強度并未提升而是保持穩(wěn)定。沖擊強力度隨著增強纖維長度的增加而增加。
　　3)通過X-ray CT掃描圖像可知，短纖維增強復(fù)合材料S3內(nèi)部在纖維取向角小，纖維取向度良好。而長纖維增強復(fù)合材料在芯層中有寬闊的纖維排列“雜亂區(qū)”，纖維取向度差，且這一現(xiàn)象隨著纖維長度增加而加劇。
　　4)通過復(fù)合材料界面剪切應(yīng)力的計算，發(fā)現(xiàn)隨著增強纖維長度增加，界面剪切應(yīng)力下降。
　　5)通過對L1