增韌--定型雙功能織物的制備及其復合材料性能研究.pdf

1、層合復合材料由于具有輕質(zhì)高強等優(yōu)良的力學性能，在各個領域都得到了廣泛的應用，但因受到外來沖擊時容易發(fā)生層間的分層損傷導致材料使用壽命縮短、力學性能下降等問題，所以抑制分層、提高復合材料斷裂韌性成為該領域研究的重點。本文基于層合復合材料的層間增韌思想設計并制成一種預定型-增韌雙功能的織物，使其在復合材料制作過程中無論是前期的鋪層階段還是后期復合材料力學性能測試階段都能比未處理樣品性能得到較大提升。研究主要結果如下:
　　通過梳理和熱

2、壓工藝設計并制作出前期“預定型”織物，探究了基布和定型材料、增韌材料的結合方法以及定型劑/增韌劑比例，結果表明:在增韌劑和定型劑附著方式上，相比分層模式，混合模式更能表現(xiàn)出織物性能的優(yōu)越性。此外，研究還發(fā)現(xiàn)合適的定型劑克重區(qū)間為15-20g/m2，合適的增韌劑克重區(qū)間為15-40g/m2。定型劑加增韌劑含量占織物總克重的7％-13％為合適的比例區(qū)間。
　　在復合材料力學性能測試階段，在盡可能減少定型劑含量的情況下，增韌劑含量在20

3、-30g/m2區(qū)間內(nèi)能提供復合材料較好的層間韌性。10g/m2PP+20g/m2PI有最小的損傷面積，10g/m2PP+30g/m2PI有最大的斷裂能量釋放率。定型劑(PP)對復合材料層間韌性增加略有阻礙作用，但是無論是單獨使用增韌劑(PI)還是與定型劑混合使用，都能使復合材料層間韌性得到大幅提升，并且隨著增韌劑克重的增加呈現(xiàn)一個先上升后下降的趨勢。此外，通過電鏡發(fā)現(xiàn)聚酰亞胺短纖維在樹脂中的無序分布以及其對上下層間的橋聯(lián)作用是復合材料增

4、韌的主要原因。
　　有限元分析結果表明，剛度、能量釋放率是影響模型斷裂韌性的主要因素。在分層失效階段，剛度越大越容易導致層間應力的突然下降從而發(fā)生裂紋擴展現(xiàn)象;能量釋放效率越大，材料拉伸載荷和位移都隨之增大，增韌層賦予的塑性耗散能越大整體能量釋放率的越大，表現(xiàn)為材料層間韌性的增加。對于低速沖擊模型來說，復合材料板吸收的內(nèi)能和粘性損耗是主要的能量吸收方式，反映在模型上為節(jié)點單元的應力應變隨時間的波動，這與樹脂基體受到破壞、基體和纖維