高低溫循環(huán)作用后CFRP層合板力學(xué)性能演變研究.pdf

1、碳纖維增強樹脂基復(fù)合材料(Carbon Fiber Reinforced Plastic, CFRP)具有很多的優(yōu)良性能而被廣泛的應(yīng)用于航空航天領(lǐng)域，而飛行器在服役期間，會受到溫度、濕度以及沖擊等很多不良因素的作用，而導(dǎo)致復(fù)合材料性能降低。目前，復(fù)合材料的耐高溫性能研究較多，但低溫和高低溫循環(huán)對復(fù)合材料性能的影響研究較少，數(shù)據(jù)庫仍需要補充。本文針對CFRP復(fù)合材料受高溫、低溫和高低溫循環(huán)作用后的性能演變進行了研究，并對CFRP復(fù)合材料在

2、濕熱作用后性能演變進行了分析；建立有限元模型模擬了不同溫度環(huán)境對CFRP層合板靜態(tài)力學(xué)性能和抗沖擊性能的影響。
　　本文以G803/914層合板作為研究對象，通過對低溫（-30℃）、高溫（150℃）、高低溫循環(huán)（-30℃~150℃）處理前后層合板的彎曲、壓縮以及沖擊性能的測試，研究了CFRP層合板的性能演變規(guī)律，并采用超景深三維顯微鏡、掃描電子顯微鏡對測試損傷進行了宏觀、微觀形貌分析，采用傅立葉紅外光譜和DTA對處理前后層合板的基

3、體結(jié)構(gòu)進行了分析，并對高低溫處理后層合板的吸濕特性、破壞機制進行了研究；采用 ABAQUS軟件模擬了CFRP層合板經(jīng)高溫、低溫和高低溫循環(huán)作用后力學(xué)性能的演變，并分析了不同鋪層的受力狀態(tài)。
　　CFRP層合板性能測試結(jié)果表明：高溫、低溫、高低溫循環(huán)處理均會導(dǎo)致層合板力學(xué)性能下降，其中，高低溫循環(huán)使復(fù)合材料性能下降程度最為明顯。另外，高低溫循環(huán)處理會導(dǎo)致層合板吸濕率、平衡吸濕量和最終吸濕率增加，并且隨循環(huán)次數(shù)的增加而增加。紅外光譜分

4、析表明：三種溫度環(huán)境和濕熱環(huán)境處理后的層合板結(jié)構(gòu)沒有明顯變化，即沒有發(fā)生化學(xué)老化，造成層合板性能下降的主要因素應(yīng)該是環(huán)境對聚合物聚集態(tài)結(jié)構(gòu)以及界面的影響。經(jīng)不同溫度環(huán)境處理后，層合板沖擊損傷的破壞形式主要是凹坑、裂紋和分層，其抗沖擊性能隨處理時間的增加而降低。其中，高溫情況下層合板凹坑背表面基體開裂最明顯，分層現(xiàn)象最嚴重，而且背表面開裂形狀與處理前不同。通過有限元模擬層合板力學(xué)性能的變化結(jié)果表明：(0，90)鋪層較容易被破壞，應(yīng)力分布與