玄武岩纤维增强不饱和聚酯层压复合材料低速冲击损伤性能

研究0°单向、0°/90°交错和平纹织物三种不同铺层方式玄武岩纤维增强复合材料低速冲击加载力学性能。在实验中,通过手糊成型法并在硫化机上加热加压制备层压复合材料,且在Instron9250落锤冲击测试仪上完成层压复合材料低速冲击试验,得到载荷-挠度曲线和载荷-时间曲线,用于分析三种不同铺层方式玄武岩纤维增强不饱和聚酯树脂层压复合材料低速冲击加载力学性能。通过观察层压复合材料破坏形态来分析其破坏方式。实验结果表明:0°/90°交错层压复合材料和平纹织物增强层压复合材料抗低速冲击性能优于0°单向层压复合材料;0°单向层压复合材料破坏方式为裂纹沿着纤维方向伸展,而0°/90°交错层压复合材料和平纹织物层压复合材料破坏只发生在冲击点附近局部区域。     

铺层结构对复合材料层合板弯曲强度及失效行为的影响

通过改变偏轴角为45°和90°的[45°/–45°],[0°/90°]正交铺层组的质量分数,设计了6种复合材料层合板铺层结构。研究了两种偏轴角正交铺层组共同存在的铺层结构对真空辅助树脂传递模塑工艺复合材料层合板弯曲强度及失效行为的影响。通过弯曲实验获得6种复合材料层合板的弯曲强度、损伤特征以及应力–应变曲线。结果表明,随偏轴角为90°的[0°/90°]铺层组质量分数的增加,复合材料层合板的弯曲强度逐渐增大;两种偏轴角正交铺层组共同存在的铺层结构可引起复合材料层合板在弯曲载荷作用下的损伤模式多元化。     

铺层结构对EP/GF复合材料沉头螺栓连接失效的影响

以环氧树脂(EP)为基体,单层玻璃纤维(GF)布为增强体,利用真空辅助树脂传递模塑工艺制备了具有[0°]_(_(6s)),[45°/–45°]_(_(3s)),[0°/90°]_(_(3s)),[90°]_(_(6s))铺层结构的EP/GF复合材料层合板,通过拉伸失效实验研究了铺层结构对复合材料层合板沉头螺栓连接承载能力的影响,并进一步分析了4种铺层结构的沉头螺栓连接层合板在拉伸时的失效行为。结果表明,[45°/–45°]_(_(3s))与[0°/90°]_(_(3s))铺层结构的层合板均发生了承载失效,具有较高的螺栓连接承载能力,其中[0°/90°]_(3s)铺层结构的层合板最大拉伸载荷最高,为6.7 k N,[45°/–45°]_(3s)铺层结构的层合板具有最大的失效位移,为14.17 mm;[0°]_(6s)铺层结构的层合板发生了剪切开裂失效,其螺栓连接承载能力低于上述两种铺层结构;[90°]_(6s)铺层结构的层合板发生了净张力失效,其螺栓连接承载能力最低。     

牺牲模板法制备PCL支架及性能研究

使用3D打印机制备不同参数的聚乙烯醇(PVA)模板,结合牺牲模板技术制备聚己内酯(PCL)支架,研究模板参数孔隙率和压缩强度的影响。结果表明:支架具有超过95%的孔隙率,堆叠角度、打印层厚对支架的孔隙率影响不大,但是随填充密度的增加,孔隙率略有降低。力学性能方面,随着填充密度的升高、打印层厚的降低,支架的压缩强度提高;相同填充密度、打印层厚下,0°/90°堆叠有最高的力学强度,0°/45°/90°/135°次之,0°/60°/120°强度最差。     

T700／3234层合板力学性能的研究

研究了T700／3234层合板力学性能,T700／3234层合板铺层45°／-45°／0°／90°／0°／0°／90°／0°／-45°／45°.T700／3234中温固化环氧碳纤维单向预浸料适应于热压罐成型工艺方法.测试了23℃、60℃、80℃、100％下,T700／3234层合板拉伸性能、压缩性能、弯曲性能、层间剪切强度及层合板的拉伸剪切强度,得出不同温度下层合板各项力学性能的保持率,表明：T700／3234复合材料使用温度不大于80℃.     

多向GF/CF混杂复合材料拉压力学性能研究

采用工程上常用的铺层角度,设计7组不同的铺层方式,通过拉伸与压缩实验研究了多向玻璃纤维(GF)/碳纤维(CF)混杂复合材料的拉伸和压缩性能,得到了拉伸与压缩过程中力–位移曲线图及相应的破坏形貌。提出了铺层角度混杂比(CF相对体积分数)的概念,研究了不同铺层角度的混杂比对复合材料拉伸和压缩性能的影响。结果表明,多向纤维混杂复合材料的拉伸与压缩性能与总混杂比无明显关系,而与不同铺层角度各自的混杂比有关。其中,0°铺层混杂比对其影响最大,90°铺层混杂比影响最小,±45°铺层混杂比的影响介于两者之间。当0°铺层混杂比为100%时,复合材料的拉伸与压缩性能最高,拉伸破坏表现为一次破坏,破坏时层间分离的程度最低;当0°铺层混杂比低于100%时,复合材料的拉伸破坏表现为二次破坏。复合材料的压缩破坏大多表现为一次破坏,且在破坏时GF的破坏大多表现为"屈曲失稳"的形式,从而减缓了CF的脆性断裂程度。     

连续碳纤维增强PET复合材料板材的性能

为了探究连续碳纤维（CCF）增强聚对苯二甲酸乙二酯（PET）预浸带的铺放方式对PET/CCF复合材料板材性能的影响,采用自行设计、组装的熔融浸渍装置,通过熔融浸渍和拉挤成型工艺制备CCF增强PET预浸带。对制备的预浸带进行裁剪并按照0°,0°/90°和0°/90°编织三种不同铺放方式,通过热压制得复合材料板材。测试了复合材料板材的弯曲强度、缺口冲击强度、热导率以及电导率,研究了不同铺放方式对板材的力学性能及导热、导电性能的影响。结果表明,0°方向铺放的PET/CCF复合材料板材综合性能最佳,其弯曲强度可达1 080.09 MPa,缺口冲击强度达到242.99 kJ/m²,热导率为1.46 W/（m·K）,较纯PET热导率提高了630%,平行于纤维方向的电导率为0.44×10^-3 S/cm,但其垂直于纤维方向的电导率为0.15×10^-3 S/cm,低于0°/90°和0°/90°编织两种铺放方式,这是因为相较于0°铺放方式,后两者在90°方向上也有纤维可形成导电路径,有利于电子传输。     

碳纤维薄壁管溃缩变形模式和吸能机理研究分析

通过铺放和缠绕组合工艺制备[0°/90°]、[±45°₂/0°/0°/90°/0°]、[±45°]、[64°₂/0°₂/64°₂/0°₂/64°₂]四种不同铺层角度的碳纤维薄壁管试件,并在试件端部设置开槽和开孔的触发机制。对试件进行轴向准静态压缩和电镜扫描,研究不同铺层角度试件的变形压溃模式和吸能机理。结果表明,不同铺层角度试件的变形模式不同,[0°/90°]试件呈钻石模式,[±45°]试件呈塔型渐变模式,[64°₂/0°₂/64°₂/0°₂/64°₂]呈开花模式变形,[±45°₂/0°/0°/90°/0°]试件变形介于[0°/90°]和[64°₂/0°₂/64°₂/0°₂/64°₂]试件变形模式之间。其中,[±45°...     

连续GF增强PP层合片材破坏形式及层间剪切强度研究

采用热压工艺制备连续玻璃纤维(GF)增强聚丙烯(PP)混编纱层合片材及GF呈0°和0°/90°铺放的连续GF增强PP层合片材。通过对3种GF增强PP层合片材进行力学性能测试,结果表明,3种GF增强PP层合片材的拉伸、弯曲强度随着层数的增加基本呈现先升高后降低的趋势。由于层合片材的层间剪切强度存在差异,因而使得3种层合片材产生不同的拉伸及弯曲破坏形式。通过插入PP薄层及PP-g-MAH薄层可改善层合片材的层间剪切性能,但插入PP薄层会降低层合片材的拉伸及弯曲性能,而插入PP-g-MAH薄层有助于提高层合片材的拉伸及弯曲性能。     

(±45°/90°/0°)_s准各向同性层合板的拉伸强度

根据经典层合板理论,层合板(±45°/90°/0°)s是准各向同性层合板,其拉伸刚度在板面内各个方向上都相同,而拉伸强度是随偏轴角θ改变而变化,即强度方面不具有各向同性的特点。本文首先研究(±45°/90°/0°)s这种准各向同性层合板拉伸强度在偏轴角θ从0°至45°之间的变化情况,然后通过分别改变单层板强度参数和弹性常数来研究该层合板的拉伸强度的变化情况,并分析其破坏形式。最后与NCF材料的试验结果进行了比较。     

PE-UHMW/PE-LD层合板损伤声发射信号频率特征研究

为揭示聚乙烯自增强复合材料(PE-UHMW/PE-LD)不同损伤模式的声发射信号频率特征,通过对基体、单纤维复合材料、90°单向板+45°/-45°层合板的拉伸破坏,分别诱导产生基体损伤、纤维断裂、纤维/基体界面损伤和层间损伤的AE信号,并和非损伤AE信号(环境噪声、断铅模拟)频率特征进行对比。实验结果表明,非损伤AE信号和损伤AE信号之间均具有不同的峰值频率和频率分布特征。     

碳纤维树脂基复合板料的铺层方式对低速冲击性能的影响

为研究碳纤维增强树脂基复合材料(CFRP)板铺层方式对低速冲击性能的影响,设计了一系列CFRP板的冲击试验。对CFRP板的铺层方式、冲击能量的形式进行调节和改变,获取CFRP板在各种条件下的低速冲击行为;再通过冲击实验和超声波扫描的方法研究冲击过程中CFRP板的铺层方式和冲头质量对碳纤维树脂基复合材料板冲击性能的影响。结果表明,在15 J的低能量作用下冲击CFRP板时,冲头的质量越大,该板对能量的吸收率越大,损伤面积也越大;相同能量和相同冲头质量的冲击情况下,铺层方式为[0°/45°/90°/-45°]_2的抗冲击性能最好。CFRP板的冲击载荷、能量吸收和损伤形态与冲击能量的大小以及冲头动量密切相关。     

基于ESAComp 3.0的三轴向经编针织复合材料拉伸性能计算

多轴向经编织物是由玻璃粗纱通过一定规律铺层,由经编针织纱沿纵向缝编而成的多层织物。本文研究的多轴向经编针织物由4个系统的纱线组成,即0°纱、±45°纱及经编纱。本文为简化分析,复合材料拉伸性能计算时将经编纱的力学性能等效至基体。基于ESAComp3.0建立复合材料细观结构简化模型,数值计算三轴向经编复合材料拉伸性能。     

汽车复合材料层合板准静态力学性能的试验测定

以应用于某新能源电动汽车的复合材料层合板为研究对象,利用万能试验机和静态应变测试分析系统等提出了可靠的复合材料层合板准静态拉伸和压缩力学性能试验测定方法,从而为复合材料结构在汽车轻量化中的设计和应用提供了试验依据。该层合板结构采用±45°交叉铺层方法,由2层碳纤维、1层芳纶纤维和2层玻璃纤维层叠构成。试验结果表明,该复合材料层合板在准静态拉伸时呈现沿±45°方向和层间分离挤压的断裂失效模式,这与其内部纤维铺层方向是一致的。同时,由于在复合材料板材中加入了增韧和板材失效时起连接作用的芳纶纤维和玻璃纤维铺层,该复合材料层合板的整体力学性能较常见碳纤维增强复合材料板材,其弹性模量和强度性能均有所降低。     

国产CCF300碳纤维4轴向无屈曲织物层合板力学性能对比研究

设计制备了两种4轴向碳纤维无屈曲织物(NCF):第一种织物全部采用东丽公司T700 12k碳纤维,第二种织物中66.7%碳纤维采用国产CCF300 3k碳纤维(与东丽T300 3k碳纤维相当)。对该两种织物层合板0°、90°和±45°4个方向的抗拉伸、抗弯曲和抗层间剪切性能进行了测试与对比研究。结果表明:在现有生产条件下,国产CCF300 3k碳纤维最多可以代替4轴向NCF中66.7%的进口T700 12k碳纤维;国产碳纤维NCF层合板各方向归一化后的抗拉伸强度比进口碳纤维NCF层合板低18.7%～26.1%,而其他性能没有显著差别;两种NCF层合板的抗拉伸和抗层间剪切破坏模式相似。     

三维针刺C/SiC复合材料无纬布纤维方向对材料力学性能的影响

通过化学气相渗透法结合反应熔体浸渗法制备了三维针刺C/SiC复合材料,采用扫描电子显微镜观察材料的显微结构,并研究了无纬布纤维方向对材料力学性能的影响.结果表明,三维针刺C/SiC复合材料由O°无纬布层、短纤维胎网层、90°无纬布层以及针刺纤维束组成,无纬布层纤维方向对材料性能有显著影响.试样的拉伸强度和弯曲强度随着无纬布纤维方向与试样长度方向的夹角θ(0 ～45°)值的增大而减小,面内剪切强度和冲击韧性随θ角的增大而增大.