X-cor夾層復合材料力學性能研究.pdf

1、近年來，先進復合材料越來越廣泛地應用于航空航天、船舶和公共交通等領域，作為結構材料和功能材料，極大地促進了這些領域的發(fā)展。夾層結構的出現(xiàn)更大程度地適應了現(xiàn)代工業(yè)尤其是航空和高速列車等領域中對于高強度、高剛度和超輕材料的需求。為改善蜂窩夾層復合材料本身的缺陷，Carstensen等提出了一種新型的Z-pin增強泡沫夾層復合材料---X-cor。 x-cor作為一種新興的夾層結構形式剛剛起步，包括基本力學性能等都還有待進一步地研究。

2、本文在考察文獻資料和國內工藝設備條件的基礎上，自行制備了X-cor夾層結構，包括Z-pin角度為15°、夾芯厚度為12.7mm和Z-pin角度為25°、夾芯厚度為8mm兩種結構，同時，每組皆有相同批次和尺寸的未增強試件作為對比。 通過試驗研究了X-cor，增強泡沫夾層復合材料的基本力學性能，包括面內剪切、平面壓縮和三點彎曲試驗。通過與相同批次和尺寸的未增強件進行對比，發(fā)現(xiàn)X-cor增強能夠大幅度地提高泡沫夾層結構的基本力學性能，

3、尤其是能夠彌補由于泡沫強度和剛度較低而帶來的泡沫夾層結構剪切和壓縮性能較差的缺陷，從而使得該種材料能夠用于飛機、潛艇和列車機車等的主承力結構，具有良好的應用前景。 通過試驗觀察和對試驗結果進行分析，并與相同條件的未增強件進行對比，本文研究了X-cor增強泡沫夾層結構的基本力學響應和破壞機理?？梢园l(fā)現(xiàn)，Z-pin的存在優(yōu)化了材料的力學性能，改變了材料的破壞模式，使得該種材料從初始裂紋的產生到結構的徹底破壞都有著與未增強件不同的變形

4、過程。 提出了X-cor增強泡沫夾層結構的剪切模量預測單胞模型，理論值與試驗值符合良好。在模型的基礎上考察了該種材料結構中各參數(shù)對X-cor剪切模量的影響，X-cor 的剪切模量隨著Z-pin體積分數(shù)、模量和直徑而增大，在體積分數(shù)一定的情況下，Z-pin角度為45°時材料的剪切模量達到最大值?？梢钥闯觯琗-cor 增強泡沫夾層結構具有良好的可設計性，可以通過改變材料各參數(shù)來達到優(yōu)化其力學性能的目的。 根據試驗結果并結合文