不同溫度下樹(shù)脂基三維五向編織復(fù)合材料拉伸性能的研究.pdf

1、隨著三維編織復(fù)合材料應(yīng)用領(lǐng)域的逐步擴(kuò)大，惡劣的應(yīng)用環(huán)境對(duì)材料對(duì)外界溫度的適應(yīng)性提出了更高的要求。本課題正是基于這一事實(shí)，為三維編織在尖端領(lǐng)域例如航空航天以及深海遠(yuǎn)洋等的應(yīng)用而展開(kāi)的。課題主要研究了不同溫度以及在不同溫度下的持續(xù)時(shí)間對(duì)樹(shù)脂基三維五向編織復(fù)合材料和層合復(fù)合材料拉伸性能的影響規(guī)律，通過(guò)對(duì)不同溫度和不同溫度下持續(xù)時(shí)間對(duì)拉伸性能的五個(gè)特征指標(biāo)影響的細(xì)致分析，詳細(xì)討論了不同溫度及其不同溫度下持續(xù)時(shí)間對(duì)三維五向編織復(fù)合材料和層合復(fù)合材

2、料拉伸的影響規(guī)律，分析了產(chǎn)生這些變化的機(jī)理。
　　 本課題在實(shí)驗(yàn)中選取了三維五向編織復(fù)合材料和層合復(fù)合材料作為實(shí)驗(yàn)對(duì)象，選定了常溫、150℃和180℃三個(gè)溫度點(diǎn)以及15min、600min、1800min三個(gè)溫度持續(xù)時(shí)間作為實(shí)驗(yàn)條件進(jìn)行一系列的對(duì)比試驗(yàn)。在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中保持單一變量以便使試驗(yàn)結(jié)果具有可比性。在對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果處理中，一方面通過(guò)在某一參數(shù)保持不變的條件下對(duì)另一參數(shù)的所有試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行線性擬合，以預(yù)測(cè)整體的變化規(guī)律，另一方面，將

3、所有的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)求取平均值，通過(guò)折線圖詳細(xì)了解具體的變化過(guò)程，以避免由于線性擬合帶來(lái)的誤差。通過(guò)對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的分析得出以下結(jié)論。
　　 (1)溫度對(duì)樹(shù)脂基復(fù)合材料的影響主要體現(xiàn)在樹(shù)脂性能隨溫度的變化以及由于樹(shù)脂的變化而引起的纖維增強(qiáng)體中纖維的排列和結(jié)構(gòu)的變化上。在升溫的初始階段，兩種結(jié)構(gòu)的復(fù)合材料的各種性能的變化趨勢(shì)基本上是相同的。但是當(dāng)溫度升高到一定程度，由于增強(qiáng)體結(jié)構(gòu)的不同，而引起對(duì)溫度不同的反應(yīng)，對(duì)編織復(fù)合材料來(lái)說(shuō)，纖維增強(qiáng)體

4、的結(jié)構(gòu)調(diào)整幅度變大，纖維趨向度和伸直度提高，斷裂同時(shí)性提高，整個(gè)材料表現(xiàn)出高強(qiáng)高模的特性，而對(duì)層合復(fù)合材料來(lái)說(shuō)，由于層與層之間樹(shù)脂基質(zhì)的變化，破壞了其應(yīng)有的傳遞和轉(zhuǎn)移載荷的作用，使得在單層板沒(méi)有達(dá)到最大斷裂強(qiáng)力時(shí)便由于層間的滑脫而發(fā)生斷裂。
　　 (2)在一定溫度和外界載荷的作用下，一定的持續(xù)時(shí)間可以使得樹(shù)脂基復(fù)合材料中樹(shù)脂基質(zhì)變化，增強(qiáng)體纖維通過(guò)調(diào)整纖維的趨向可以獲得更高的斷裂強(qiáng)力和彈性模量等指標(biāo)，這個(gè)加熱的過(guò)程對(duì)樹(shù)脂基復(fù)合材

5、料來(lái)說(shuō)影響很大，如果長(zhǎng)時(shí)間的作用會(huì)使得材料喪失一定的彈性，使得材料的斷裂伸長(zhǎng)率減小，使得材料在拉伸過(guò)程中表現(xiàn)出一種脆性材料的特性，抗沖擊性能下降。
　　 (3)在150℃和180℃時(shí)，三維五向編織復(fù)合材料的拉伸強(qiáng)度比常溫時(shí)的拉伸強(qiáng)度分別下降了-1.36％（負(fù)號(hào)說(shuō)明沒(méi)下降反而升高了）和15.37％，而層合復(fù)合材料的拉伸強(qiáng)度則比常溫時(shí)的拉伸強(qiáng)度分別下降了13.3％和34.42％，這說(shuō)明，相同樹(shù)脂基體的復(fù)合材料，增強(qiáng)體結(jié)構(gòu)對(duì)復(fù)合材料的