碳纖維-環(huán)氧樹脂復(fù)合材料界面粘接強(qiáng)度的溫度效應(yīng).pdf

1、纖維增強(qiáng)復(fù)合材料在整個(gè)服役周期內(nèi)會(huì)遇到各種不同溫度環(huán)境。復(fù)合材料界面性質(zhì)是復(fù)合材料結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)，研究溫度對(duì)復(fù)合材料界面性質(zhì)的影響將為復(fù)合材料在不同溫度環(huán)境下的服役設(shè)計(jì)提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。
　　本文以碳纖維/環(huán)氧樹脂復(fù)合材料為研究對(duì)象，采用束纖維抽拔方法，獲得在20℃、50℃、80℃、110℃、140℃環(huán)境溫度下的抽拔載荷-位移曲線。結(jié)合環(huán)氧樹脂動(dòng)態(tài)熱機(jī)械性質(zhì)和抽拔斷口電鏡照片，通過數(shù)值計(jì)算模擬，研究溫度對(duì)碳纖維/環(huán)氧樹脂界面抽拔失效模

2、式和界面粘結(jié)強(qiáng)度的影響，揭示界面抽拔失效機(jī)理。根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果得到如下結(jié)論：
　　(1)采用動(dòng)態(tài)熱機(jī)械分析（dynamic thermo-mechanical analysis，DMA）方法測(cè)試得到環(huán)氧樹脂玻璃化溫度Tg約為110℃，超過Tg時(shí)環(huán)氧樹脂力學(xué)性能急劇大幅下降。環(huán)氧樹脂DMA時(shí)間掃描曲線表明：環(huán)氧樹脂在同一溫度下加熱1小時(shí)，其力學(xué)性能變化不大。
　　(2)通過建立碳纖維/環(huán)氧樹脂復(fù)合材料試件全尺寸模型，結(jié)合有限元方法

3、數(shù)值模擬試件傳熱過程，確定試件在指定溫度下達(dá)到熱平衡所需時(shí)間。
　　(3)碳纖維/環(huán)氧樹脂復(fù)合材料抽拔破壞失效在不同溫度下有不同形式。較低溫度下是界面脫粘主導(dǎo)失效模式，較高溫度下逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)榛w破壞主導(dǎo)失效模式。
　　(4)碳纖維/環(huán)氧樹脂復(fù)合材料抽拔過程中，最大抽拔載荷受界面粘結(jié)強(qiáng)度和環(huán)氧樹脂性質(zhì)影響，同時(shí)發(fā)現(xiàn)最大抽拔載荷隨溫度升高而降低。抽拔失效位移在環(huán)氧樹脂玻璃化轉(zhuǎn)變溫度附近達(dá)到最大值。
　　(5)界面粘結(jié)強(qiáng)度具有