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《樹脂基三維機(jī)織復(fù)合材料結(jié)構(gòu)和力學(xué)性能的關(guān)系的研究》由會員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在學(xué)術(shù)論文-天天文庫。
1、No.1帶襯經(jīng)襯緯的角聯(lián)鎖結(jié)構(gòu)No.2帶襯經(jīng)的角聯(lián)鎖結(jié)構(gòu)No.3帶襯緯的角聯(lián)鎖結(jié)構(gòu)No.4角聯(lián)鎖結(jié)構(gòu)圖14種結(jié)構(gòu)預(yù)制件的三維示意圖表1預(yù)制件結(jié)構(gòu)參數(shù)、試片尺寸及纖維體積含量No.經(jīng)紗密度緯紗密度尺寸/mm纖維體積含量/%根/cm/層根/cm/層拉伸彎曲壓縮140．814．4250×25×480×15×4120×25×457.02240．810．0250×25×480×15×4120×25×454.54335．017．0250×25×480×15×4120×25×457.12435．016．2250×25×480×15×4120×25×459.221．
2、1．2復(fù)合固化復(fù)合固化采用RTM(ResinTransferMolding)工藝，即樹脂傳遞模塑法固化成型。本試驗(yàn)所用樹脂為環(huán)氧樹脂/固化劑/催化劑以一定比例配制而成，密度為1.26g/cm3。復(fù)合固化后的試片尺寸及纖維體積含量如表1所示?？紤]到4種不同結(jié)構(gòu)復(fù)合材料試片的纖維體積含量差異不大，在后面的實(shí)驗(yàn)測試分析中視纖維體積含量為等同。1．2測試標(biāo)準(zhǔn)和方法目前尚無3D機(jī)織復(fù)合材料力學(xué)性能的測試標(biāo)準(zhǔn)，以我國國家標(biāo)準(zhǔn)GB1447-83、GB1449-83和GB3856-83為依據(jù)，同時(shí)參考了NASA-94-cr4609和ASTMD3410-75。測試儀器
3、為日本島津（SHIMADZU）的AG-250KNE型萬能材料試驗(yàn)機(jī)，同時(shí)配合自行研制的電阻應(yīng)變計(jì)和動態(tài)電阻應(yīng)變儀等的電測系統(tǒng)以及包括控制程序和計(jì)算機(jī)等的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。復(fù)合材料的固有性質(zhì)中最難測量的可能是壓縮強(qiáng)度性質(zhì)，這是因?yàn)檩p質(zhì)樣品的幾何變化導(dǎo)致所加負(fù)載的異常，從而因幾何尺寸的不穩(wěn)定性而增加了非正常壓縮破壞發(fā)生的幾率。因此，為了完成[6]復(fù)合材料壓縮強(qiáng)度的準(zhǔn)確測量，已經(jīng)發(fā)展了相當(dāng)復(fù)雜的加載固定裝置和試片形狀。本試驗(yàn)采用線形導(dǎo)向和硬質(zhì)抓柄，以確保同軸的承載性，載荷通過鋼質(zhì)基座中帶鋸齒的錐面夾具作用于試樣上，2隨著載荷的增大，錐面夾具保證越壓越緊，試片不
4、致過早失穩(wěn)。夾具示意圖如圖2所示。1-壓縮試片2、3-楔形夾具4-加強(qiáng)片5-底座圖2壓縮夾具示意圖彎曲性能的測試采用三點(diǎn)彎曲測試方法，試驗(yàn)跨厚比設(shè)為15，根據(jù)跨距l(xiāng)=15h（h為試片厚度），取跨距為60mm。為保證試片拉伸和壓縮時(shí)端部不首先破壞，在試片兩端分別粘貼規(guī)格為50mm×25mm×2mm（長×寬×高）帶倒角的鋁質(zhì)加強(qiáng)片。2結(jié)果和討論2．1載荷-位移曲線圖3、4、5分別為4種不同組織結(jié)構(gòu)的經(jīng)向拉伸載荷-位移曲線、彎曲載荷-撓度曲線、壓縮載荷-位移曲線。8070No.160No.2No.350No.440Load/KN30201000123456
5、78910Displacement/mm圖34種結(jié)構(gòu)復(fù)合材料的拉伸載荷-位移曲線31.81.6No.11.4No.2No.31.2No.41.00.8Load/KN0.60.40.20.0012345678Flexure/mm圖44種結(jié)構(gòu)復(fù)合材料的彎曲載荷-撓度曲線25No.1No.220No.3No.415Load/KN1050012345678Displacement/mm圖54種結(jié)構(gòu)復(fù)合材料的壓縮載荷-位移曲線由圖3可以看出，No.1～4復(fù)合材料的拉伸載荷－位移曲線均呈雙折線形，曲線上有一個不太明顯的拐點(diǎn)，拐點(diǎn)之前為初始模量區(qū)，拐點(diǎn)之后為二次模
6、量區(qū)。在初始階段，纖維與樹脂之間的界面結(jié)合得很好，樹脂起到了很好的傳遞力的作用，多根軸向紗線共同承受拉伸力的作用，表現(xiàn)為較高的初始模量。隨著材料的伸長，樹脂與纖維間的部分界面開始發(fā)生破壞，整體性受到影響，表現(xiàn)為略低的二次模量，隨著界面破壞的加劇，起增強(qiáng)作用的纖維難以共同發(fā)揮作用，不能承受已經(jīng)達(dá)到了很高的拉伸力，產(chǎn)生突然的斷裂，即脆斷，其斷口見圖6（ａ）所示，據(jù)此，稱此材料為脆性材料（ε<5%〉。由圖4可以看出，No.1～4復(fù)合材料的彎曲載荷-撓度曲線的起始部分明顯呈線性關(guān)系，隨著載荷的增加，材料的彎曲撓度也逐漸增大,但當(dāng)載荷超過某一極限值后，載荷出現(xiàn)
7、波動，而撓度繼續(xù)增大，曲線呈“臺階”形下降趨勢。由圖5可以看出，No.1～4復(fù)合材料的壓縮載荷-位移曲線的起始部分呈現(xiàn)線性關(guān)系，一段時(shí)間后載荷出現(xiàn)拐點(diǎn)，而后曲線又呈直線形，載荷快速增加至最大值，至此，壓縮載荷-位移曲線與拉伸載荷-位移曲線具有相同的規(guī)律。然而，最后階段與拉伸載荷-位移曲線急劇下降為零這一特點(diǎn)不同的是，壓縮曲線是下降到某一值后緩慢下降，形成“臺階”形狀。材料沒有明顯的斷裂、劈開等現(xiàn)象，但此時(shí)該材料已經(jīng)破壞，無法繼續(xù)使用。2．2強(qiáng)度、模量表2給出了4種不同組織結(jié)構(gòu)復(fù)合材料的經(jīng)向拉伸、彎曲、壓縮的強(qiáng)度和模量，每一個數(shù)據(jù)均4是3個試件測試結(jié)果
8、的平均值，離散系數(shù)從0.13～28.23%不等?？梢钥闯觯骄畲罄鞆?qiáng)度和模量分別高達(dá)735.9MPa和9
