复合材料层合板层间破坏及其断口形貌分析

本文利用扫描电子显微镜对环氧复合材料层合板层间破坏断口形貌的观察,分析了解理台阶的形成过程,并讨论了影响解理台阶形态的因素.最后,对复合材料层合板层间微裂纹的扩展与解理台阶和河流状花样所呈方向之间的关系进行了探讨.      

低速冲击后复合材料层合板的压缩破坏行为

对缝纫层合板和无缝纫层合板进行低速冲击后压缩破坏实验,以研究低速冲击后层合板的压缩破坏机理。采用C扫描、X射线、热揭层等技术对层合板内的损伤进行测量和对比。结果表明,界面不是很强的碳纤维增强复合材料层合板低速冲击后受压时,层合板非冲击面的子层屈曲及其扩展是导致层合板冲击后压缩强度下降的重要因素,而且子层屈曲主要是沿垂直载荷的方向(90°)扩展;对于准各向同性板,屈曲子层中与母层相邻的铺层的方向一般为90°。层合板的剩余压缩强度与板的冲击损伤面积无直接关系。      

纤维增强复合材料层合板分层破坏的研究

本文对纤维增强复合材料层合板的分层破坏进行了大量的试验,同时用三维有限元进行应力分析。试验和分析结果表明此类层合板的分层总是发生在θ/90界面上,该界面上不仅层间剪应力大而且层间正应力也大。通过对不同θ/90界面的临界能量释放率的测定表明,对层合板不同的θ/90分层界面的G_ⅠC和G_ⅡC是随θ角的变化而变化。文中对一个Ⅰ型,Ⅱ型耦合型能量释放率分层判据的应用作了改进,试验结果表明此改进是有效的。     

基于应变信号的复合材料层合板低速冲击损伤识别研究

为了进行复合材料层合板的冲击损伤识别研究, 设计了由小到大的14个等级的冲击能量, 对应由小到大的冲击损伤, 其中最小能量的冲击没有造成损伤, 最大能量的冲击造成穿透复合材料板的损伤。应用冲击过程中测试得到的应变响应进行损伤识别。基于冲击过程中获得的脉冲应变信号, 提出了10个新的冲击损伤识别指标：脉冲上升时间、下降时间、总时间、上升时间比下降时间、下降时间比上升时间;脉冲上升面积、下降面积、总面积、上升面积与下降面积之比、下降面积与上升面积之比。将提出的10个新冲击损伤识别指标与冲击能量的关系进行了对比研究。研究表明：脉冲下降时间、脉冲总时间、脉冲下降面积、脉冲总面积与冲击能量之间的关系大体上都是单调的, 这4个指标适合0.8J/mm到6.67J/mm的大范围的冲击损伤程度识别, 其余6个指标在一定的冲击能量范围内可以识别冲击损伤程度。应用脉冲下降面积、脉冲总面积指标进行了冲击定位识别研究, 研究表明, 这两个指标也可以识别冲击损伤的位置。     

纤维增强层合板低能冲击损伤机理分析

针对复合材料低能冲击损伤机理研究不足的现状,应用复合材料层合板三维逐渐累积冲击损伤预测方法,对3种不同铺层顺序的T300/BMP-316层合板的低能冲击过程进行了详细分析,研究了其损伤在各层中的分布规律,并结合层合板的应力等值线图,分析了基体开裂及分层的损伤机理,研究认为基体开裂产生主要由垂直于纤维方向的拉应力达到一定值后,基体和纤维的形变不协调引起的;冲击背面附近和冲击正面附近的分层,分别是由基体开裂和相邻层的弯曲刚度不协调引起的。     

复合材料层合板冲击损伤及剩余强度研究进展

综述了受低速冲击后复合材料层合板的损伤研究进展,重点介绍了倍受复合材料工程结构设计师所关注的含损复合材料层合板的剩余拉伸及压缩强度问题,最后对有待于进一步研究的问题进行了展望.     

碳纤维层合板低速冲击后的红外热波检测分析

采用红外热波无损检测技术对低速冲击后的碳纤维层合板进行检测和分析, 研究了损伤面积与冲击能量之间的关系。对比发现, 实验结果与文献结果一致; 实验结果说明红外热波不仅可以检测冲击损伤的大小, 还可以确定损伤在材料内部绕冲击点沿纤维方向呈旋转方式进行扩展的损伤模式。采用超声C扫描对相同复合材料层合板进行了检测, 详细对比了2种检测方法的优缺点, 发现对于碳纤维层合板的低速冲击损伤, 红外热波检测技术是一种快速、 有效、 可靠的无损检测技术和评估手段。      

复合材料层合板准静态横压损伤及其压缩破坏研究

为了考察一种小试件CAI试验方法的有效性,本文作者对复合材料层合板的准静态横向压缩特性和损伤,以及损伤后的压缩破坏进行了试验研究,采用C扫描、热揭层等技术对层合板内的损伤进行测量,并将含准静态横压损伤层合板的剩余压缩强度与低速冲击后板的压缩强度进行了比较。结果表明:在横压过程中存在分层损伤起始门槛压缩载荷值或压入深度值,以及横压载荷极限值;小板试件各界面的分层面积沿厚度方向的分布和继后的压缩破坏形式等与SACMA的CAI试验标准的情况相异。     

不同温度下聚苯硫醚冲击试样的断口形貌

对聚苯硫醚(PPS)工程塑料的冲击断口形貌进行了宏观和微观观察,总结了PPS冲击断口的典型形貌特征,并研究了各典型形貌随试验温度的变化规律.宏观断口分析表明:当t<60℃时,断口由平坦区、放射区和最后断裂区组成;当t≥60℃时,断口非常平坦,除少量人字形放射条纹外几乎观察不到其他形貌特征.微观断口分析和定量测试表明:平坦区微观典型形貌为岩石层状,随温度的升高,岩石层的片层尺寸和粗糙度都越来越大.在-196℃≤t≤-60℃时,放射区的放射状条纹数量较多且细密,当-60℃相似文献   

考虑面内载荷的复合材料层合板冲击性能

考虑面内初始载荷作用,开展复合材料层合板高速冲击响应与损伤特性研究。设计一种面内拉伸/压缩/剪切初始载荷施加装置,结合气炮试验装置,提出一种初始载荷复合材料高速冲击试验方法,针对X850/IM+和M21C/IMA两种牌号复合材料层合板开展高速冲击试验。结果表明:面内初始载荷对复合材料层合板高速冲击响应和损伤特性有显著影响;相比无初始载荷冲击情况,面内拉伸载荷作用提高了结构抗弯刚度,使冲击剩余速度提高,穿透速度降低,分层损伤面积减小;而面内压缩载荷则反之。      

碳/双马来酰亚胺层板加压冲击后的损伤研究

本文对预压碳/双马来酰亚胺层板进行了冲击试验.运用超声C扫描,金相技术和揭层法对冲击损伤进行了细致观察与描述,得到了较全面的细观损伤面貌.研究表明,分层是其主要损伤形式,并几乎分布在所有界面上.分层的形状不规则,但主方向均沿着界面下层纤维方向.分层面积与相邻两层的铺层方向间的夹角及铺层顺序有关.预加压对其内部分层分布有较大影响,最大的分层处于层板背面部分接近中面的界面上.     

z-pin增韧复合材料层合板低速冲击损伤过程研究

从z-pin增韧复合材料层合板低速冲击实验出发,考虑了复合材料层合板在受低速冲击时的分层及基体开裂等四种损伤形式,引入适当的损伤判据,对T300/3234碳纤维树脂基复合材料层合板的低速冲击损伤过程进行有限元模拟。结果表明,采用碳纤维钉z-pin增韧使得冲击后层间分层区域面积减小50%左右,有限元结果与实验数据吻合。     

THE INFLUENCE OF TWO-STAGE LOADING ON THE LONGITUDINAL SPLITTING OF UNIDIRECTIONAL CARBON/EPOXY LAMINATES

Abstract— A review of variable fatigue loading of carbon fibre/epoxy laminates indicates that for two-stage loading, low-to-high loading is generally more damaging than high-to-low loading. Damage accumulation under two-stage loading appears to produce linear damage in some CFRP materials and non-linear behaviour in others. The behaviour of those materials exhibiting linear damage may be predicted by the Palmgren-Miner rule. A model is presented for determining the longitudinal split growth in notched unidirectional carbon fibre/epoxy test coupons. The model is able to predict the non-linear split growth for low-to-high loading whilst the linear damage accumulation for high-to-low loading may best be determined by use of the Palmgren-Miner rule.     

复合材料叠层板横向开裂的研究

在Talreja提出的研究复合材料横向开裂的损伤力学方法的基础上,文中引进了一种更合理的计算约束系数的方法,并将其用于研究复合材料叠层板的横向开裂,预估了其弹性模量的变化。经试验结果的验证,其理论的预估结果是正确的。     

APMOC/环氧复合材料层板破坏过程声发射特征

本文利用声发射测试技术,对APMOC/环氧复合材料各种铺层的单层板、层合板的损伤机理和破坏过程进行了详细的研究。结果表明,在不同的声发射信号参量特征与不同的损伤机理之间存在对应关系。声发射信号参量的变化过程能够描述层板的动态损伤过程,不同的声发射参量表征层板的不同损伤过程与机理。     

环氧网络结构设计与复合材料增韧的研究

本文以自由体积理论,对BF₃MEA固化环氧网络结构与T_g的关系进行了研究,并分析了组分对网络T_g的贡献,为确定固化剂的影响,对BF₃MEA及DDS固化环氧网络的断裂韧性进行了测试。结果表明,DDS固化体系的韧性要比BF₃MEA固化的相应的环氧网络的高。根据理论分析及实验结果,对复合材料基体的网络结构进行了重新设计,在提高复合材料层间韧性的同时保证其耐热性不会下降。实验结果验证了这一设想。     

覆铜箔层压板专用低溴环氧树脂/双氰胺体系的固化反应动力学

采用程序升温DSC法研究了覆铜箔层压板专用的低溴环氧树脂／双氰胺体系的非等温固化反应动力学。分别用Kissinger方程和Ozawa—F1ynn—Wall方程推导了该固化体系的固化动力学方程，并计算了固化反应活化能。结果显示Kissinger方程能够较好地反映该体系非等温固化过程中放热峰顶温度的动力学参数，而Ozawa—F1ynn—Wall方程则可在较大固化度范围内计算该固化体系的动力学参数。本研究为环氧树脂／破纤布基覆铜箔层压板及多层印刷电路板的制作工艺提供了理论指导。     

玻璃纤维/环氧树脂复合材料叠层板冲击损伤特性的若干实验研究

用落重法对玻璃纤维/环氧树脂[0₂/90₂/+45₂/-45₂]_s叠层板作低速冲击试验。检测复合材料内部损伤特性时,探索出一种价廉易得的元素造影液──乙酸锰/丙酮溶液代替昂贵的氯化金/乙醚溶液,可获得满意的效果。用热解剥层技术揭示了复合材料冲击损伤区的形貌特征,并研究了冲击能量与分层损伤实际面积之间的关系,发现起始层间开裂有一冲击能量门槛值,层间分层损伤面积与冲击能量呈线性关系。用扫描电镜观察冲击损伤区的微观形态,发现平行于纤维方向的开裂是基体受拉开裂、层间分层是剪切开裂。