氧化石墨烯/陶瓷球增强聚氨酯SPS复合板抗侵彻性能EI北大核心CSCD

无机填料的加入,能够较大程度增强聚氨酯的性能,从而使以聚氨酯为芯层的复合结构性能得到提升。为得到具有更好抗侵彻能力的SPS(sandwich plate system)复合板,利用原位聚合法得到氧化石墨烯增强聚氨酯弹性体并对其进行单轴拉压测试,在此基础上加入陶瓷球作为新的增强相,以Q235钢作为面板制备了芯层为石墨烯增强聚氨酯以及石墨烯/陶瓷球增强聚氨酯的SPS复合结构,通过钢球弹的侵彻试验并运用LS-DYNA数值仿真得到两种复合板的弹道极限速度,分析其吸能特性及损伤机理。结果表明:当石墨烯质量分数w=0.4%时,石墨烯增强聚氨酯的压缩模量较纯聚氨酯提高了32.4%,拉伸强度提高了42.6%;在加入陶瓷球后,复合板的弹道极限速度提高了20.8%,陶瓷球的碎裂和偏移中断了径向应力的传播,子弹尺寸以外的陶瓷球较为完整。     

石墨烯/陶瓷颗粒增强聚氨酯基复合材料动态压缩性能

聚氨酯良好的力学性能使其广泛应用于各种领域，通过在聚氨酯基体中引入石墨烯增强体，能够大幅度增强聚氨酯基复合材料的各项性能。为得到具有高抗冲击能力的聚氨酯基复合材料，使用原位聚合法制备氧化石墨烯增强聚氨酯，通过霍普金森杆装置对其进行不同应变率下的动态压缩试验。采用无压渗透法加入直径3.3 mm的Al2O3颗粒陶瓷作为新的增强相。对石墨烯/颗粒陶瓷增强聚氨酯基复合材料进行动态围压实验，得到试样的应力-应变曲线。应用LS-DYNA动力学仿真软件建立复合材料有限元仿真模型，结合实验数据验证仿真的可靠性。分析复合材料在动态围压下的变形过程和损伤机理，开展不同粒径试样在动态围压下的仿真分析，讨论不同粒径的颗粒陶瓷对复合材料动态压缩的力学性能影响。研究结果表明：颗粒陶瓷粒径与复合材料的抗压强度密切相关，随着陶瓷颗粒粒径减小，即陶瓷颗粒数量增多，间隙减小时，复合材料的抗压性能也相应提高。