全復合材料夾芯結(jié)構(gòu)的制備及其基本力學性能分析.pdf

1、復合材料夾芯結(jié)構(gòu)由于其結(jié)構(gòu)合理，重量輕等特點而被廣泛使用。利用復合材料高比強度，高比剛度的優(yōu)點，纖維增強復合材料已成為一種新型輕質(zhì)高強材料，是很有發(fā)展前景的航空航天材料。
　　本文針對復合材料夾芯結(jié)構(gòu)面芯之間較為薄弱的特點，研究了一體成型技術(shù)，設計制備了直柱增強夾芯板和波紋夾芯板兩種碳纖維復合材料，并對其進行了基本力學性能分析。
　　詳細介紹了碳纖維直柱型夾芯結(jié)構(gòu)的制備工藝和力學性能研究，包括面外壓縮、面內(nèi)壓縮和三點彎曲試驗

2、，并觀察其在這三種載荷作用下的破壞模式。然后針對結(jié)構(gòu)固化過程中纖維柱徑向固化壓力不足造成結(jié)構(gòu)整體性能降低的問題，提出了硅橡膠軟模法的制備工藝，對制備出的試件進行了力學性能測試和比較，改善了芯子直柱的性能，整體力學性能有較大提高。
　　進一步完善了硅橡膠軟模法，在此基礎上設計制備了碳纖維波紋夾芯板，并對制作出的試件進行了基本力學性能分析，包括面外壓縮、面內(nèi)壓縮、三點彎曲實驗和面內(nèi)剪切試驗，對破壞模式進行了分析。通過和金屬波紋板及紙波

3、紋板的實驗數(shù)據(jù)比較，得出本文研究的碳纖維復合材料波紋板是一種性能優(yōu)異的高比強度、高比剛度的新型復合材料。
　　利用有限元分析軟件Ansys，對本文研究的直柱型夾芯板和波紋夾芯板進行了固有頻率和模態(tài)分析，得到了結(jié)構(gòu)的低階自由振動頻率和模態(tài)。分別對直柱夾芯板和波紋夾芯板進行了頻率優(yōu)化。直柱夾芯板的設計變量為夾芯直柱的半徑和面板厚度，波紋板的設計變量是芯子厚度和面板厚度，然后分別以兩種夾芯結(jié)構(gòu)的頻率最大化和質(zhì)量最小化為目標進行了優(yōu)化設計