玻纤铺层方向对玻纤/EVE复合材料性能的影响

以0°,90°,0°/90°,0°/45°/-45°/90°分别作为玻璃纤维(GF)单向铺层方式,研究了不同的铺层方式对GF/EVE(环氧乙烯基酯树脂)复合材料力学性能的影响。结果表明,0°铺层方向的复合材料在单一方向的力学性能最好,0°/45°/-45°/90°铺层方向的复合材料可以看作各向同性材料,应用范围更加广泛。     

碳纤/环氧复合材料层合板低速冲击损伤机理研究

对[0/90/0/90]_(2s)和[+45/-45/0/90]_(2s)以及平纹布铺层方式的T300/环氧复合材料层合板进行低速冲击实验,在圆形试样的基础上比较不同铺层结构的复合材料在冲击性能方面的差异,从冲击能量传播的角度分析不同铺层结构复合材料的冲击破坏机理。并在ABAQUS有限元模拟的基础上分析冲击破坏的能量传播机理。结果表明冲击能量的传播与复合材料层合板中织物沿厚度方向的铺层结构有关,也与每一层织物内纤维的方向和纤维的空间结构有关。冲击能量在排列很直的纤维中传播很快,沿纤维轴向的损伤更容易传递,所以单向布铺层的复合材料与平纹布铺层的复合材料相比,冲击中心区域的损伤小,但是损伤的范围大,纤维的弯曲会降低冲击能量沿纤维轴向的传播速度,平纹织物中每一层纤维存在交织点,冲击能量集中在冲击中心区域,使得平纹布铺层的复合材料冲击损伤集中于冲击中心处且损伤程度比单向布铺层的复合材料大,出现更多的纤维断裂情况。在铺层复合材料中纤维排列的方向越多,沿纤维轴向传播的能量方向也就越多,冲击能量在每一层的面内传播更均匀,有利于减轻复合材料受冲击的损伤程度。     

玄武岩纤维/酚醛树脂基复合材料性能研究

对玄武岩纤维增强酚醛树脂基复合材料进行了实验研究。制备了连续玄武岩纤维平纹织物增强酚醛树脂复合材料。研究了胶含量对玄武岩纤维/酚醛树脂复合材料拉伸、压缩和层间剪切强度等力学性能、耐烧蚀性能的影响。利用SEM对复合材料压缩、层间剪切破坏断口和烧蚀试样的微观形貌进行了分析。研究结果表明,玄武岩纤维/酚醛树脂复合材料具有较好的界面性能,树脂含量在36%时CBF/酚醛树脂复合材料的力学性能最佳,线烧蚀性率和质量烧蚀率最低。     

连续玄武岩纤维增强木质复合材料的研究

采用真空辅助成型工艺(VARI)制备连续玄武岩纤维增强木材复合材料,通过测试其力学性能,分析了平纹6×6、平纹9×9、斜纹6×6、斜纹9×9等四种不同类型玄武岩织物的增强效果,结果显示平纹6×6玄武岩纤维布增强木材复合材料的综合力学性能最优。     

VARTM工艺铺层取向对复合材料力学性能的影响

采用真空辅助树脂传递模塑(VARTM)工艺制作了玻璃纤维增强不饱和聚酯复合材料层合板,对其进行了拉伸、弯曲、冲击性能测试,并对铺层取向与玻璃纤维复合材料层合板力学性能的影响关系进行了实验研究。实验结果表明,0°取向玻纤增强复合材料在单一方向上的力学性能最佳,±θ取向比θ取向玻纤增强复合材料有更好的力学性能;θ单向铺层复合材料在外载荷作用下发生破坏,其断口破坏的角度与铺层角度一致,而在±θ多向铺层复合材料的断口形貌更复杂。通过合理的铺层设计可获得满足工程需要的复合材料制品。     

芳纶纤维复合材料低速冲击响应实验研究

芳纶纤维因具有轻质高强、良好耐疲劳性和化学稳定性等优良性能,逐渐成为重要的国防军工材料。选用芳纶单向布和平纹织物设计并制备了不同结构参数的芳纶纤维复合材料层合板,采用落锤冲击试验仪在不同的冲击能量下进行低速冲击实验,根据最大接触力、能量吸收能力和凹陷深度评估层板的抗冲击性能。结果表明,[0/45/-45/90]s单向层合板的接触载荷峰值高于[0/90]s单向层合板和平纹织物层合板,并在高能量冲击下具有优异的能量吸收能力,其损伤区域最小。破坏形貌表明,单向复合材料层合板损伤以分层为主,而平纹织物复合材料层合板以整体塑性大变形为主,这为芳纶纤维复合材料的优化设计及防护应用提供一定的理论指导。     

高强聚乙烯复合材料层压板的防弹测试

为制备防弹性能较好的高强聚乙烯复合材料层压板,利用RTM模压成型工艺制备复合材料层压板.对层压板进行弹道损伤测试分析,设计不同铺设角度进行贯穿试验,以及使用高强聚乙烯UD布、平纹织物以及正交三向织物进行背凸试验.试验结果表明,在0°/90°的铺层角度,使用平纹织物作为背部材料时,复合材料层压板具有较好的防弹性能.     

聚丙烯/亚麻复合材料的制备及其冲击性能的研究

以亚麻纱线作为增强体与聚丙烯(PP)纤维按不同质量比进行混合,制备出PP长丝包覆的包覆纱,利用机织工艺织成二维机织布作为复合材料的预制铺层,采用热压法进行层合热压,制备出亚麻增强PP复合材料板材。通过对板材冲击性能的测试及分析,研究了制备工艺、纱线结构及纤维含量等因素对复合材料冲击性能的影响。结果表明,当亚麻纱线质量分数为68%时板材的冲击性能最好;"三明治"(纯亚麻织物与聚丙烯纤维毡交替铺层)法制备的板材表现出较好的冲击性能;0°/0°板材在受到冲击时比0°/90°板材吸收的冲击能更多,表现出较好的耐冲击性。     

含z向纤维增强的连续纤维增强树脂基复合材料冲击性能研究进展

层合复合材料受到冲击载荷时会产生严重分层破坏,z向增强纤维的引入可明显改善层间韧性,提高复合材料的抗冲击性能.本文首先对纤维增强复合材料的冲击过程进行了阐述,并综述了近年来z向纤维增强复合材料冲击研究成果,包括缝合结构、z-pin结构和三维纺织结构.从实验方法和数值模拟两方面进行总结,介绍了低速、高速冲击的破坏模式、损...     

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。     

Characterizations of basalt unsaturated polyester laminates under static three‐point bending and low‐velocity impact loadings

This paper reports the responses of basalt unsaturated polyester laminates under static three‐point bending loading and low‐velocity impact. Three kinds of composite materials, unidirectional (0°), cross‐ply (0°/90°) and woven laminates were considered. The laminates were fabricated by layup process and hot pressed under pressure. Static three‐point bending tests and low‐velocity impact tests were conducted to obtain the force–deflection, force–time, deflection–time, velocity–time, and energy–time curves. The results showed that unidirectional (0°) laminates carried more load during static loading, but in the event of dynamic loading, cross‐ply, and woven laminates were more superior. It was observed that the failure of 0° laminates was along the fiber direction while for cross‐ply and woven, the damage was localized, around the impacted locations. From the different combinations of unidirectional (0°), cross‐ply (0°/90°) and woven lamina, the impact behaviors could be optimized with the lowest area density. POLYM. COMPOS., 35:2203–2213, 2014. © 2014 Society of Plastics Engineers     

玻璃纤维复合材料层合板冲击后的压缩强度

对不同厚度的二维编织环氧玻璃纤维层合板进行落锤冲击试验及冲击后压缩破坏试验,以研究低速冲击对复合材料层合板剩余压缩强度(CAI)的影响。用透光描影及热揭层方法对冲击损伤形式进行描述。讨论了损伤宽度、损伤面积与冲击能量及剩余压缩强度、模量间的关系,并建立有限元模型,采用开口等效及软化夹杂等分析方法对材料的冲击后压缩强度值进行估算。     

Impact behavior of unidirectional polyethylene–glass fibers: Resol/vinyl acetate‐2‐ethylhexylacrylate interpenetrating polymer network systems

Resol was solution blended with vinyl acetate‐2‐ethylhexylacrylate (VAc–EHA) resin in an aqueous medium at a 90‐10 w/w ratio with hexamethoxymethylmelamine (HMMM) as crosslinker. Here we aimed to study the impact behavior of unidirectional laminates cast from (Resol/VAc–EHA/HMMM)/glass fiber (GF), (Resol/VAc–EHA/HMMM)/polyethylene fiber (PEF), and (Resol/VAc–EHA/HMMM)/GF/PEF (hybrid) and to study the role of PEF ply/plies in hybrid laminates toward the impact behavior, as dependent on the relative position of the ply/plies. A brittle failure mode was observed in the GF‐reinforced laminates, which tended to the ductile failure mode, with the incorporation of PEF ply/plies. Again, the impact fracture mode of GF was minimized by the placement of PEF ply/plies at the impacted side of the hybrid laminates. © 2003 Wiley Periodicals, Inc. J Appl Polym Sci 91: 339–342, 2004     

冲击位置对挖补修理层合板冲击后压缩性能的影响

使用过程中的低速冲击损伤对修理后的复合材料结构同样会造成威胁.设计并进行了复合材料挖补修理结构的低速冲击及冲击后压缩试验,测量了试验件的损伤投影面积和剩余压缩强度,分析了不同冲击位置的影响.结果表明,挖补修理层合板冲击后压缩强度比未修补板的低,挖补层合板对低速冲击位置较为敏感.冲击点离开挖补区一定距离后,挖补对层合板的低速冲击及其继后压缩性能的影响消失.     

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。     

(±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。     

层合板二次固化补强压缩性能试验研究

完成了铺层方式为（90／0／-45／0／45／0／90／0／45／0／一45）,的口框二次固化补强形式的T700／5429层合板静力学压缩试验,其中补强部分的铺层方式与原有结构相同,为防止结构过旱出现屈曲,设计了专用的试验夹具。试验结果表明在靠近刀12＂附近区域,结构的变形受到z向支撑的干扰。而开胶是此补强方式结构失效的重要诱因。     

氧化石墨烯改性碳纤维复合材料抗冲击行为研究

使用单层纳米氧化石墨烯（NGO）粒子对环氧树脂进行改性处理,采用真空辅助树脂传递模塑成型工艺制备了[±45/0/90]_2S铺层角度下的纯树脂及单层NGO改性碳纤维复合材料（CFRP）层合板。通过落锤冲击试验、超声C扫描检测、冲击后压缩试验等对纯树脂及单层NGO改性CFRP进行实验研究。结果表明,纯树脂及单层NGO改性CFRP在损伤阻抗及损伤容限实验中均存在拐点现象,且拐点出现在相同深度位置,其中纯树脂CFRP拐点位置为0.51 mm,单层NGO改性CFRP拐点位置为0.43 mm;相对于纯树脂CFRP,单层NGO改性CFRP可以显著提高复合材料的抗冲击性能及冲击后的压缩性能;通过对冲击后凹坑深度及凹坑面积进行数据模拟,可以用拟合公式实现对复合材料的损伤预测。     

界面渗透率对厚复合材料层板流动-压实过程影响的数值分析

基于有效应力原理与达西渗流定律,建立了厚复合材料层板流动-压实过程的多场耦合有限元数值模型,通过与厚单向板试验结果的对比,验证了模型的正确性。建立了含界面层的厚正交层合板流动-压实计算模型,分析了垂直于层间界面方向的界面渗透率对正交层合板流动-压实过程的影响。通过与同等厚度单向板的分析结果对比表明,当不同方向铺层层间界面渗透率高时,厚正交层合板的流动-压实过程几乎与相同厚度单向板的流动-压实过程相同。但当层间界面的渗透率低时,会阻碍内部树脂的流动,导致正交层合板内部纤维体积含量提升慢,且越靠近内部,界面渗透率的影响越明显,最终在界面处纤维含量出现明显的跳跃分布。     

具有电磁屏蔽功能聚苯硫醚复合材料的制备与性能研究

本文采用粉末浸渍工艺制得连续玄武岩纤维和不锈钢纤维增强聚苯硫醚预浸料,预浸料的编织物经层压成型制备了聚苯硫醚复合材料,对复合材料的力学和电磁屏蔽性能进行了研究。结果表明:不锈钢纤维/聚苯硫醚预浸料与玄武岩纤维/聚苯硫醚预浸料层压所形成的复合材料其力学性能和电磁屏蔽性能均优于铝箔与玄武岩纤维/聚苯硫醚预浸料层压所形成的复合材料;当电磁波频率小于200 MHz时,复合材料的电磁屏蔽效能较高,不锈钢纤维/聚苯硫醚预浸料中不锈钢纤维质量分数(含量)为30%时,复合材料的电磁屏蔽效果达到较高值,当电磁波频率在200～1 500 MHz范围内,材料的屏蔽效能在20～30dB间波动。