纖維束力學(xué)性能的溫度應(yīng)變率響應(yīng)和混雜纖維復(fù)合材料的抗沖擊性能.pdf

1、纖維是抗沖擊復(fù)合材料主要的組成成分。獲得纖維在高應(yīng)變率下的力學(xué)響應(yīng)規(guī)律并建立相應(yīng)的應(yīng)變率效應(yīng)本構(gòu)關(guān)系，是研究聚合物基復(fù)合材料高應(yīng)變率響應(yīng)行為的基礎(chǔ)，同時(shí)對抗沖擊侵徹纖維增強(qiáng)復(fù)合材料的材料設(shè)計(jì)和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)具有重要的指導(dǎo)意義。此外，根據(jù)纖維材料在高應(yīng)變率下的力學(xué)性能和它們不同的價(jià)格進(jìn)行混雜纖維復(fù)合材料層合板的優(yōu)化設(shè)計(jì)，將提高靶板的抗沖擊侵徹性能，降低制造靶板的成本。 本文利用旋轉(zhuǎn)盤式桿一桿型沖擊拉伸實(shí)驗(yàn)裝置和高溫加熱爐首次在不同溫度下

2、(20℃～120℃)、高應(yīng)變率范圍內(nèi)(400/s～1500/s)成功地進(jìn)行了芳綸纖維的又一品種—Kevlar964c纖維束和連續(xù)玄武巖纖維束的沖擊拉伸實(shí)驗(yàn)，獲得了不同溫度、三種高應(yīng)變率下兩種纖維束完整的應(yīng)力應(yīng)變曲線，為進(jìn)一步開發(fā)利用兩種纖維提供了實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：兩種纖維束的力學(xué)性能在不同溫度、不同的應(yīng)變率范圍下表現(xiàn)出不同程度的應(yīng)變率依賴性；其中連續(xù)玄武巖纖維這種新興的高性能纖維在高應(yīng)變率和高溫下表現(xiàn)出很好的能量吸收能力。

3、 借助雙Weibull分布的統(tǒng)計(jì)本構(gòu)模型，結(jié)合應(yīng)變率影響，提出了各溫度下不同應(yīng)變率時(shí)雙Weibun統(tǒng)計(jì)分布基礎(chǔ)上的Kevlar纖維束和連續(xù)玄武巖纖維束(CBF)的力學(xué)統(tǒng)計(jì)本構(gòu)方程；把方程預(yù)測結(jié)果與實(shí)驗(yàn)結(jié)果對比，吻合很好，初步驗(yàn)證了所提本構(gòu)方程的可靠性。 根據(jù)所獲得的高應(yīng)變率下纖維材料的性能差異，考慮價(jià)格因素，優(yōu)化設(shè)計(jì)了混雜纖維復(fù)合材料靶板。彈道測試的結(jié)果表明：用Kevlar，UHMWPE纖維織物分別與連續(xù)玄武巖纖維織物混雜均使玄