可鋪覆型取向非連續(xù)預(yù)浸料復(fù)合材料性能分析.pdf

1、本課題設(shè)計并制備了5mm、10mm、15mm、20mm四種切斷寬度、40mm、80mm、120mm三種切斷間距的種取向非連續(xù)碳纖維預(yù)浸料復(fù)合材料。其次，采用懸臂梁測試方法測試60s時間未固化取向連續(xù)與非連續(xù)預(yù)浸片材的尖端偏移撓度，表征并評價其鋪覆性差異。最后分析了準(zhǔn)各項同性[45/0/-45/90]2s鋪層的取向非連續(xù)復(fù)合材料結(jié)構(gòu)參數(shù)對拉伸、彎曲力學(xué)性能的影響以及拉伸、彎曲試樣損傷機(jī)理。同時，采用三維光學(xué)應(yīng)變測量儀(DIC)實(shí)時監(jiān)測拉伸

2、加載過程中試樣表面全場應(yīng)變信息。
　　鋪覆試驗(yàn)結(jié)果表明，取向連續(xù)與非連續(xù)預(yù)浸片材在60s時間的尖端偏移軌跡趨勢相同，但取向非連續(xù)預(yù)浸片材的尖端偏移變形量隨著切斷間距和切斷寬度的降低而增大。切斷寬度20mm、切斷間距40mm(簡稱20-40)的取向非連續(xù)預(yù)浸片材的尖端偏移撓度最大為287.8mm，較連續(xù)預(yù)浸片材尖端偏移撓度提高7.2％，該切斷方案的鋪覆懸垂性也相應(yīng)最高為1.072。而5-120mm的預(yù)浸片材的鋪覆懸垂性最低為1.02

3、0。
　　試樣軸向拉伸實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，隨切斷寬度的增加、切斷間距的減小，取向非連續(xù)復(fù)合材料的拉伸強(qiáng)度逐漸降低。5-120mm切斷參數(shù)的取向非連續(xù)復(fù)合材料的拉伸載荷值達(dá)到最大為26284N，其典型試樣載荷值可達(dá)連續(xù)預(yù)浸料復(fù)合材料拉伸試樣載荷值的95％,同時其典型試樣的拉伸強(qiáng)度保持率最高可達(dá)97％水平;20-40mm切斷參數(shù)的取向非連續(xù)復(fù)合材料典型試樣的拉伸強(qiáng)度保持率最低為64％。取向連續(xù)與非連續(xù)復(fù)合材料的應(yīng)力-應(yīng)變曲線均呈線性關(guān)系且兩

4、者的拉伸模量相差不大。5-40、5-80、5-120、10-40、10-80、10-120切斷參數(shù)拉伸試樣失效時的平均應(yīng)變分別為1.05％、1.21％、1.36％、1.15％、1.09％、1.35％,取向非連續(xù)15-40、15-80、15-120、20-40、20-80、20-120拉伸試樣失效時的平均應(yīng)變分別為1.04％、1.13％、1.28％、0.98％、1.08％、1.13％。從全場應(yīng)變分布來看，連續(xù)纖維復(fù)合材料的應(yīng)變云圖高應(yīng)變區(qū)

5、在邊緣部位呈散斑狀分布排列，取向非連續(xù)復(fù)合材料拉伸試樣在應(yīng)變云圖在切口邊緣和夾持底部存在不同程度的高應(yīng)變區(qū)域。復(fù)合材料中切口的引入改變了取向連續(xù)復(fù)合材料拉伸失效斷裂方式，連續(xù)預(yù)浸料復(fù)合材料主要由于層間剪切分層導(dǎo)致試樣失效，非連續(xù)復(fù)合材料的試樣失效主要為纖維斷裂。
　　試樣彎曲實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，當(dāng)切口間距保持一定時，隨切口寬度的降低，彎曲強(qiáng)度呈增大趨勢，彎曲模量降低程度不大。5-120mm切斷參數(shù)彎曲典型試樣載荷達(dá)265N，僅略低于連續(xù)