濕熱下含孔隙CFRP層合板抗低能量沖擊性能研究.pdf

1、碳纖維增強(qiáng)樹脂基復(fù)合材料（以下簡(jiǎn)稱 CFRP），由于其優(yōu)異的綜合性能而被廣泛應(yīng)用于航空航天領(lǐng)域，但CFRP層合板的力學(xué)性能因受環(huán)境條件和孔隙的影響，特別是受沖擊后其抗沖擊性能和其他的力學(xué)性能都會(huì)發(fā)生較大的變化，因此，關(guān)于濕熱環(huán)境條件下孔隙和沖擊作用對(duì)CFRP層合板性能影響的研究具有重要的理論研究意義與實(shí)際工程應(yīng)用價(jià)值。
　　本文研究了不同孔隙含量CFRP層合板的吸濕和脫濕特性，并對(duì)吸濕前后的孔隙形貌特征進(jìn)行了對(duì)比分析；研究了濕熱、

2、脫濕及孔隙對(duì)未受沖擊試樣的拉伸強(qiáng)度、彎曲強(qiáng)度、巴氏硬度和固化度等力學(xué)性能的影響；探討了CFRP層合板經(jīng)受低能量沖擊后，其沖擊損傷狀況以及孔隙形貌的變化、拉伸和彎曲試樣損傷破壞特征、沖擊對(duì)層合板拉伸性能和彎曲性能的影響。
　　試驗(yàn)研究表明，CFRP層合板中的孔隙在金相顯微鏡下觀察大都近似呈圓球形和拉長(zhǎng)的橢球形，而且多分布于樹脂區(qū)域和層間界面處；經(jīng)過金相觀察和SEM分析發(fā)現(xiàn)吸濕會(huì)使得孔隙附近產(chǎn)生微裂紋，并會(huì)使樹脂與纖維出現(xiàn)脫粘，脫濕后

3、不能使其得到恢復(fù)；CFRP層合板的吸濕特性遵從Fick第二擴(kuò)散定律，并且吸濕過程會(huì)出現(xiàn)“二次吸水”現(xiàn)象，將吸濕飽和的試樣脫濕至工程干態(tài)所需的時(shí)間遠(yuǎn)小于吸濕至飽和所需時(shí)間，孔隙率越大的吸濕和脫濕速率都會(huì)越快；吸濕會(huì)顯著降低 CFRP層合板的拉伸強(qiáng)度、彎曲強(qiáng)度和巴氏硬度，同時(shí)提高CFRP層合板的固化度，經(jīng)過脫濕后又會(huì)使其拉伸強(qiáng)度、彎曲強(qiáng)度和巴氏硬度有所升高，并會(huì)使固化度產(chǎn)生降低；試樣受沖擊后，通過放大鏡觀察、超聲 C掃描和熱揭層方法可以發(fā)現(xiàn)