溫度與濕度環(huán)境對碳纖維復(fù)合材料力學(xué)行為的影響研究.pdf

1、碳纖維復(fù)合材料作為一種先進(jìn)復(fù)合材料，在航空、航天、建筑工程、汽車、醫(yī)療、體育等領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用。碳纖維復(fù)合材料在工程應(yīng)用中不可避免地會受到嚴(yán)寒、酷熱、濕熱等周圍環(huán)境的影響，而環(huán)境中的可靠性目前尚缺乏系統(tǒng)的研究和評價。本研究以兩類不同結(jié)構(gòu)的碳纖維復(fù)合材料為研究對象，采用靜態(tài)力學(xué)測試手段和微觀分析方法，研究70℃、室溫、-55℃、濕度、濕熱等環(huán)境下的復(fù)合材料的力學(xué)性能及其演化規(guī)律。
　　 研究結(jié)果表明，結(jié)構(gòu)類型和溫度的不同，濕度及

2、濕熱同時作用的環(huán)境對碳纖維復(fù)合材料的力學(xué)性能及破壞模式有不同程度的影響。單向碳纖維復(fù)合材料正交各向異性，沿碳纖維增強方向的拉伸和壓縮性能明顯高于垂直纖維方向，正交疊層增強碳纖維復(fù)合材料正交各向同性，經(jīng)向拉伸、壓縮性能稍高于緯向。-55℃、濕度及濕熱環(huán)境下，碳纖維復(fù)合材料的個別力學(xué)性能測試值離散系數(shù)較大，表明在異常工程應(yīng)用環(huán)境下，碳纖維復(fù)合材料性能穩(wěn)定性較差。溫度對碳纖維幾乎沒有影響，但對樹脂基體和界面的影響較大，-55℃下樹脂脆化程度增

3、加導(dǎo)致模量相應(yīng)增大，單向碳纖維復(fù)合材料90°方向拉伸強度隨測試溫度的上升成下降趨勢，其它情況下拉伸強度變化不大，壓縮強度會隨著測試溫度的升高而降低。碳纖維復(fù)合材料在水中的吸濕初始階段符合Fick 第二定律，吸濕率與吸濕時間的平方根(t1/2)成線性關(guān)系，正交疊層碳纖維復(fù)合材料的吸濕率始終高于單向碳纖維復(fù)合材料。濕熱環(huán)境下碳纖維復(fù)合材料力學(xué)性能下降，尤其是層間剪切強度下降最大，經(jīng)71±5℃水中浸泡336h后，本研究中的單向和疊層碳纖維復(fù)合