不同纤维增强的复合材料层板低速冲击损伤研究

采用落锤法,对增强相为碳纤维和碳纤维/玻璃纤维混杂的复合材料层板分别进行了冲击试验。采用扫描电镜(SEM)观察了复合材料板冲击损伤处的表面状态,采用超声扫描分析了内部的损伤情况,测试复合材料层板冲击后的力学性能,对比两种复合材料层板的损伤情况。试验结果表明,复合材料受到冲击损伤时,冲击能量首先被树脂基体吸收形成孔洞缺陷,然后冲击能量被纤维吸收,纤维束断裂,最后复合材料内部出现小面积分层缺陷。以试验参数为基础,对层板进行了有限元仿真,计算了贯穿破坏的层板的强度保留率。最终结果表明,碳纤维/玻璃纤维正交铺层结构板的性能优于碳纤维正交铺层结构板。     

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。     

平纹编织碳纤维增强碳化硅复合材料低速冲击特性及冲击后的压缩强度

采用落锤冲击试验系统对平纹编织碳纤维增强碳化硅复合材料平板试样进行低速冲击,冲击能量为1.5～9J。冲击试验后,采用超声C扫描得到冲击损伤的大小。对含冲击损伤的试样进行压缩试验,通过与未冲击试样的压缩强度比较,得到冲击试样的剩余压缩强度。并对比了编织陶瓷基复合材料和树脂基复合材料的损伤阻抗和损伤容限。结果显示:随着冲击能量的增加,冲击力峰值、复合材料损伤面积和凹坑深度明显增加,到达峰值冲击力的时间减小。冲击能量的增加会导致冲击损伤面积的增加,而损伤面积的增加会导致剩余压缩强度的明显降低。相对于编织纤维增强树脂基复合材料,编织纤维增强陶瓷基复合材料的损伤阻抗较低,但损伤容限较高。     

玻璃纤维对其增强的复合材料耐酸性影响

玻璃纤维增强塑料(Fiber Reinforced Polymer,简称FRP)是近期大型燃煤电厂烟囱内筒使用的有效耐蚀材料。采用重量变化分析、力学性能测试、SEM形貌分析相结合的手段,对上述材料及其增强材料在10%硫酸溶液的作用过程进行实验。结果表明,无碱含硼E玻璃纤维和无氟无硼ECR玻璃纤维对其增强的复合材料耐酸性作用明显。其中,ECR玻璃纤维可使其增强的复合材料耐酸性能提升。     

玻璃纤维增强聚乙烯树脂热塑性复合材料的冲击定位

为解决玻璃纤维增强聚乙烯树脂复合材料(CGF/PE)层合板的冲击定位问题,本文提出了基于光纤传感方法和相关系数法的冲击定位方法。首先将连续的实验区域划分为面积相等的9个部分,进行冲击定位实验,由光纤Bragg光栅(FBG)收集冲击响应信号,经小波阈值方法进行降噪,提取中心波长变化最大值处的时域特征信号,根据计算得到的时域信号相关系数的大小实现对冲击点的定位。结果表明,对于初始划分区域的层合板冲击实验,该方法的冲击定位预测准确率为100%,有效验证了该方法的可靠性。接着,进一步细分实验区域,对该方法的实验精度进行了探究,结果表明,在细分区域的层合板冲击实验中,在70 mm和23.3 mm尺度上,该方法的冲击定位精度达100%,在11.6 mm尺度上达到了87.5%。最后对3种能量下冲击点定位准确率进行了探究,结果表明,70 mm和23.3 mm尺度上准确率达到100%,11.6 mm尺度上达到了87.5%,因此该方法显示出较高的冲击定位预测准确率和工程应用价值。     

玻璃纤维与碳纤维混杂复合材料的拉伸及低速冲击性能研究

本文采用真空辅助树脂渗透成型(VARI)工艺成型了0°/90°玻璃纤维经编织物和0°/90°碳纤维经编织物不同混杂比的复合材料板,并探讨了混杂比、混杂方式等因素对碳-玻纤混杂纤维复合材料的拉伸性能及低速冲击性能的影响。研究结果表明:少量碳纤维的加入便可很好地改善纯玻璃纤维材料的拉伸和冲击性能;同种混杂比下,玻璃纤维铺覆表面的层间混杂结构拥有最好的拉伸性能;对于低速冲击性能来说,随着试样中碳纤维含量的增加,冲击能降低,扩展能降低,韧性指数降低,冲击后剩余压缩强度增大;碳纤维、玻璃纤维含量相接近时,玻璃纤维铺覆表面的层间混杂结构表现出较好的抗低速冲击性能;碳纤维、玻璃纤维含量相差较大时,玻璃纤维铺覆表面的夹芯结构的抗低速冲击性能较好。     

长玻璃纤维增强复合材料

ARKEMA公司最近开发出一系列长玻璃纤维增强聚丙烯复合材料--Pryltex。这一系列产品的玻璃纤维填充量为50％-65％，是当前玻璃纤维填充量最高的产品之一。在这类高填充Prylrex产品中聚丙烯材料的含量为30-40％，据说这对铸造和转炉生产都有利，因为它节省了原材料，降低了成本。据报道。该产品的注模成型和注射压缩成型产品价格很具有竞争优势。     

CFRP汽车储气罐低速冲击损伤特性分析

将CFRP汽车储气罐的低速冲击过程作为研究对象,建立了CFRP汽车储气罐冲击损伤多尺度分析有限元模型。在宏观层面分析了储气罐工况、冲头质量、冲击速度及碳纤维增强树脂基复合材料中碳纤维的缠绕角度等因素,对储气罐冲击损伤特性的影响。在微观层面,研究了纤维增强相、树脂基体相及界面相等细观组分材料,对复合材料RVE模型的影响。结果表明,背离冲击一侧的复合材料损伤面积大于受冲击侧,损伤的形貌呈不规则分布。复合材料拉伸损伤起始单元的数量约为压缩损伤起始单元数的1/5。复合材料中,当碳纤维[90/90/90/90/90]环向缠绕时,储气罐抗冲击性能较好。复合材料中碳纤维含量约为55%时,CFRP汽车储气罐抗冲击性较优。界面厚度的增加,提高了复合材料的承载能力。     

纤维增强环氧树脂复合材料冲击特性研究

为了对比碳纤维层合板和玻璃纤维层合板的冲击特性,文章制备了环氧树脂碳纤维复合材料（CF＿G）层压板和环氧树脂玻璃纤维复合材料（GF＿G）层压板。通过低速冲击测试,研究了CF＿G层压板和GF＿G层压板的动态响应和残余压缩强度。结果表明：与CF＿G层压板相比,GF＿G层压板承载能力和伸长率较高。GF＿G层压板的最大接触力值比CF＿G层压板大11%,表明玻璃纤维的引入改变了复合材料的冲击损伤模式,有效地提高了复合材料的抗冲击性能和残余压缩强度。     

导电炭黑对玻璃纤维增强环氧树脂复合材料电性能的影响

以导电炭黑填充玻璃纤维增强环氧树脂复合材料,通过测定复合材料的静电屏蔽电压、静电衰减时间、表面电阻率数值,对影响电性能的几个主要因素进行了研究。结果表明,导电炭黑填充复合材料的防静电效果显著,导电炭黑适宜用量为1.1~1.2份,粒度为7~9 nm;填充时,将导电炭黑直接加入到环氧树脂体系中,然后用高速分散机搅拌10~15 min。     

环氧树脂/玻璃纤维/碳纤维混杂复合板低速冲击及损伤检测

为研究玻璃纤维(G)铺层的位置对碳纤维(C)复合板冲击损伤程度的影响,分别在15 J和25 J冲击能量的条件下,采用落锤式冲击试验机对[CC]2s、[CCCG]s、[GCCC]s、[CCGC]s 4种复合材料分别进行冲击实验,得出接触力、能量和位移分别随着时间变化的曲线;然后采用水浸式超声波C扫系统对冲击后的复合板进行...     

改性剂对连续玻璃纤维增强PP复合材料力学性能的影响

采用熔体挤出浸渍工艺制备连续合股无捻粗玻璃纤维(CUGF)增强聚丙烯(PP)复合材料。研究了以硅烷偶联剂γ-氨丙基三乙氧基硅烷(KH550)和PP接枝马来酸酐(PP-g-MAH)为界面改性剂对CUGF填充PP复合材料的界面相容性和PP力学性能的影响。结果表明,PP/PP-g-MAH/CUGF复合材料的力学性能明显优于PP/KH550/CUGF复合材料。在CUGF的质量分数为27%时,PP/PP-g-MAH/CUGF复合体系的拉伸强度比PP/KH550/CUGF复合体系的拉伸强度提高了47%,弯曲强度提高了64%,冲击强度提高了30%;黏弹行为显示,PP/PP-g-MAH/CUGF复合体系的弹性模量和黏性模量始终处于高位,说明分子链之间的相互作用增强,链段运动受到限制,PP分子链松弛时间增加;扫描电子显微镜照片显示,PP-g-MAH改善了PP树脂与玻璃纤维间的相容性,提高了界面黏结强度,使得拔出的CUGF表面黏附了一层树脂。     

硅烷偶联剂对长玻璃纤维增强聚丙烯复合材料性能的影响

以聚丙烯(PP)作为基体树脂,长玻璃纤维作为增强体,马来酸酐接枝PP (PP-g-MAH)作为相容剂,通过挤出、注塑制成玻璃纤维增强聚丙烯(GFPP)复合材料。通过添加不同的硅烷偶联剂3-氨丙基三乙氧基硅烷(JH-A110)、N-(2-氨乙基)-3-氨丙基三甲氧基硅烷(JH-A112)和乙烯基三乙氧基硅烷(JH-V151)来增强玻璃纤维与树脂间的界面黏合力,以有效地提高复合材料的综合性能。测试了改性复合材料的力学性能,结果表明,硅烷偶联剂的加入可以有效提高长玻璃纤维增强PP的综合性能。且通过色度仪测试、二次元玻璃纤维保留长度分析以及扫描电子显微镜断面形貌观察,表明加入JH-A110后,玻璃纤维与树脂基体间形成了良好的界面且没有明显的黄化现象,综合性能改善效果达到最佳。     

润滑剂TAF对玻璃纤维增强PBT复合材料性能的影响

采用熔融共混方法制备了润滑剂(TAF)(N，N′-双乙撑硬脂肪酸酰胺的改性产品)和玻璃纤维增强PBT复合材料，研究了润滑剂TAF对玻璃纤维增强PBT复合材料的玻璃纤维外露和性能的影响，结果发现，适量的TAF可以减少树脂粒子之间、树脂熔体与加工设备之间的相互摩擦，降低共混物在加工过程中的粘度，从而起到润滑作用，使玻璃纤维外露现象明显改善；同时也使PBT／玻璃纤维复合材料的性能发生了变化，具体表现为低分子TAF的加入使体系的冲击性能提高，拉伸强度降低，PBT的结晶温度也有所降低。结果表明，添加1％的TAF可以很好地改善玻璃纤维外露现象，使冲击强度提高近10％，而弯曲强度几乎保持不变。     

含预置分层复合材料层合板低速冲击损伤分析

以T300/QY8911碳纤维复合材料层合板为研究对象,利用三维Hashin失效准则对层内损伤进行预测,引入Cohesive界面单元模拟层间分层破坏,使用Camanho刚度退化准则确定材料参数退化方案,并编写了用户材料子程序Vumat,利用ABAQUS软件对预置不同分层损伤复合材料层合板低速冲击过程进行了数值仿真模拟。在冲击载荷作用下研究层合板的动力学响应,得到不同预置分层对层合板总分层损伤面积的影响,同时分析了冲击过程中冲击点位移随时间变化的规律。结果表明：预置分层位置离层合板中间层越远,层合板抵抗冲击承载能力越弱。预置分层的分层数目越多,层合板的刚度越低,层合板抵抗冲击承载能力越弱。在预置分层的两侧,层间分层损伤面积呈塔状分布。含预置分层层合板受到冲击时,预置分层对分层损伤的扩展具有一定的抑制作用。     

玻璃纤维复合材料损伤过程的声发射特性研究

复合材料以其优越的结构性能被广泛应用于航天航空、汽车制造等领域,针对玻璃纤维复合材料损伤特性及其声发射信号特点,设计完成了一套基于TMS320F28335的集数据采集、存储和显示为一体的声发射检测系统。采用现代小波变换的时频分析方法,分析了玻璃纤维复合材料损伤声发射信号的波形和频率特性,确定了玻璃纤维复合材料声发射信号频率的三个主要频段及其对应的三种基本损伤模式。     

低速冲击后三维中空夹层复合材料的压缩损伤容限

为了研究低速冲击后三维中空夹层复合材料的压缩损伤容限(剩余压缩强度),制作了满足要求的实验件并进行了剩余压缩强度对比实验.采用数码照片和外观检测等方法对压缩破坏损伤发展的过程进行了研究,分析了压缩破坏机理.结果表明,冲击损伤严重影响了三维中空夹层复合材料板的抗压能力,剩余压缩强度随冲击能量的增加而减少;三维中空夹层复合材料的压缩破坏主要由前面板控制,前面板发生局部屈曲的载荷与板的压缩破坏载荷几乎相等;表面蒙皮不仅能减少冲击损伤,而且能使板内的损伤显露在表面,容易让人发现.     

玻璃纤维增强PVC复合材料研究进展

根据玻璃纤维增强PVC树脂的发展过程,分别介绍了短切纤维增强PVC树脂和长切纤维增强PVC树脂的研究概况,并展望了玻璃纤维增强PVC复合材料的发展前景。     

玻璃纤维增强聚丙烯复合材料研究进展

对玻璃纤维增强聚丙烯复合材料的研究近况进行了简单介绍,对其界面改性、增韧增强、结晶行为、长切玻璃纤维增强、材料性能及成型工艺条件进行了较详细的讨论,并对该复合材料今后的研究进行了展望。     

玻璃纤维增强复合材料前景好转

据Owens-Coming玻璃纤维公司预测,世界玻璃纤维增强复合材料销售额继1991年的不景气之后,将有所好转,1992年将增加4～5%.该公司在第一份预测世界复合材料市场的报告中指出,欧洲复合材料市场1992年年增长率将为3%,亚洲复合材料年增长率将为4%.Owens-Coming公司的这份预测是从世界范围内的玻璃纤维增强复合材料的销售情况为基础作出的.