玄武巖纖維增強(qiáng)泡沫鋁夾層板的制備與力學(xué)性能研究.pdf

1、泡沫鋁夾層板作為一種具有高比強(qiáng)度、高比剛度、隔音隔熱、防火、保溫等優(yōu)異性能的新型輕量化材料已經(jīng)被廣泛地應(yīng)用于航空、宇航、建筑和船舶制造等工程領(lǐng)域。自泡沫鋁夾層板問(wèn)世以來(lái)，國(guó)內(nèi)外學(xué)者針對(duì)泡沫鋁夾層板進(jìn)行了大量的研究，研究的重點(diǎn)大部分放在面板為鋁板材料上，在靜態(tài)力學(xué)、動(dòng)態(tài)力學(xué)的研究領(lǐng)域中均有涉及。玄武巖纖維來(lái)自于火山巖，其自身具有良好的力學(xué)性能外，特別是還具備耐高溫、耐酸耐堿、吸波等性能，這是其他材料所不具備的，而利用玄武巖纖維復(fù)合板為泡沫

2、鋁夾層板的面板材料可以充分利用二者的優(yōu)勢(shì)，使玄武巖纖維增強(qiáng)泡沫鋁夾層板成為結(jié)構(gòu)功能一體化材料。因此，本文以自備的玄武巖纖維復(fù)合板作為面板材料，以球形孔泡沫鋁材料為芯子組合而成的玄武巖纖維增強(qiáng)泡沫鋁夾層板為研究對(duì)象，對(duì)其拉伸、壓縮和三點(diǎn)彎曲等性能實(shí)驗(yàn)進(jìn)行了深入的研究，得到了較好的結(jié)果。具體內(nèi)容如下:
　　1、采用真空輔助成型工藝將玄武巖纖維織物與乙烯基酯樹(shù)脂復(fù)合，制成玄武巖纖維復(fù)合板。研究了固化劑與促進(jìn)劑含量對(duì)樹(shù)脂凝膠時(shí)間的影響，進(jìn)

3、行了凝膠實(shí)驗(yàn)，并確定了最佳的樹(shù)脂材料質(zhì)量配比。同時(shí)為了確定玄武巖纖維復(fù)合板中纖維方向性對(duì)力學(xué)性能的影響，選取了三種鋪層方式的纖維織物與樹(shù)脂復(fù)合制備玄武巖纖維復(fù)合板。最后制備好的玄武巖纖維復(fù)合板與球形孔泡沫鋁進(jìn)行粘接，形成了玄武巖纖維增強(qiáng)泡沫鋁夾層板。
　　2、針對(duì)制備的三種鋪層方式的玄武巖纖維復(fù)合板進(jìn)行了拉伸實(shí)驗(yàn)，驗(yàn)證了復(fù)合材料的破壞機(jī)制和鋪層對(duì)其力學(xué)性能的影響。同時(shí)對(duì)球形孔泡沫鋁芯子與夾層板進(jìn)行了壓縮實(shí)驗(yàn)，球形孔泡沫鋁芯子的壓縮

4、性能符合“三階段”特征，其壓縮屈服強(qiáng)度的計(jì)算值與實(shí)驗(yàn)值能夠很好的吻合;夾層板與泡沫鋁的壓縮應(yīng)力-應(yīng)變曲線差別很大，并不具備“三階段”的特征。與鋁面板泡沫鋁夾層板的壓縮應(yīng)力-應(yīng)變曲線是顯著不同的。
　　3、根據(jù)準(zhǔn)靜態(tài)三點(diǎn)彎曲實(shí)驗(yàn)測(cè)試的結(jié)果顯示玄武巖纖維增強(qiáng)泡沫鋁夾層板的層和效果非常明顯。其彎曲剛度與計(jì)算結(jié)果吻合較好，具有較高的彎曲比剛度和較低的密度。同時(shí)利用極限載荷公式建立了玄武巖纖維增強(qiáng)泡沫鋁夾層板的破壞模式圖。最后采用圖解分析法

5、確定了玄武巖纖維增強(qiáng)泡沫鋁夾層板的設(shè)計(jì)尺寸及大小。
　　4、對(duì)與準(zhǔn)靜態(tài)三點(diǎn)彎曲相同規(guī)格的玄武巖纖維增強(qiáng)泡沫鋁夾層板進(jìn)行了等沖擊質(zhì)量、不同下落高度即不等沖擊能量的低速落錘沖擊三點(diǎn)彎曲實(shí)驗(yàn)。通過(guò)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象與實(shí)驗(yàn)獲得的數(shù)據(jù)中總結(jié)出玄武巖纖維增強(qiáng)泡沫鋁夾層板的沖擊初始失效模式，其與準(zhǔn)靜態(tài)三點(diǎn)彎曲的破壞失效模式是一致的。在詳細(xì)討論了數(shù)據(jù)處理的可靠性的基礎(chǔ)上，得出了沖擊過(guò)程中的加速度-時(shí)間曲線、速度-時(shí)間曲線、位移-時(shí)間曲線和載荷-位移曲線。最