不同長(zhǎng)度玻璃纖維增強(qiáng)復(fù)合材料力學(xué)性能與界面性能的研究.pdf

1、近年來(lái)，隨著汽車(chē)工業(yè)的不斷發(fā)展和汽車(chē)保有量的持續(xù)增加，能耗、安全、環(huán)保三大問(wèn)題也日益突出。而汽車(chē)輕量化則是降低能耗、減少污染物排放的重要途徑。汽車(chē)輕量化就是在保證汽車(chē)強(qiáng)度和安全性能的前提下，盡可能降低汽車(chē)整車(chē)質(zhì)量，進(jìn)而提高燃油利用率，減少污染物排放。實(shí)現(xiàn)輕量化的途徑有很多，其中之一就是研發(fā)輕量高強(qiáng)的材料。復(fù)合材料因其比強(qiáng)度比剛度高、耐腐蝕性好、耐疲勞性久以及能夠大規(guī)模整體成型等優(yōu)點(diǎn)被作為重點(diǎn)研究對(duì)象，其中纖維增強(qiáng)復(fù)合材料更是學(xué)者們競(jìng)相研

2、究的熱點(diǎn)。
　　本實(shí)驗(yàn)中，使用玻璃纖維與聚丙烯樹(shù)脂制得短纖維增強(qiáng)粒料S3與長(zhǎng)纖維增強(qiáng)粒料L7、L11、L15，經(jīng)過(guò)注塑成型工序后制得啞鈴狀試樣，并對(duì)這四種復(fù)合材料進(jìn)行了拉伸、彎曲、沖擊實(shí)驗(yàn)等，還測(cè)量了注塑成型后殘留玻璃纖維的長(zhǎng)度，研究了增強(qiáng)纖維長(zhǎng)度變化對(duì)玻璃纖維聚丙烯復(fù)合材料的力學(xué)性能的影響。除了對(duì)力學(xué)性能的研究之外，還通過(guò)光學(xué)顯微鏡觀察法以及X-ray CT掃描法對(duì)復(fù)合材料內(nèi)部纖維排列進(jìn)行觀察，計(jì)算了纖維取向角以及纖維取向因子，

3、并通過(guò)Kelly-Tyson修正公式獲得了纖維臨界長(zhǎng)度進(jìn)而計(jì)算玻璃纖維與聚丙烯樹(shù)脂間的界面剪切應(yīng)力。
　　通過(guò)以上實(shí)驗(yàn)獲得的結(jié)論如下：
　　1)注塑成型后玻璃纖維長(zhǎng)度斷裂嚴(yán)重，四種復(fù)合材料長(zhǎng)度下降幅度均超過(guò)50％，但是隨著增強(qiáng)纖維原始長(zhǎng)度從1.5mm到15mm的增加，殘留纖維長(zhǎng)度也從0.68mm增加到4.18mm。
　　2)當(dāng)纖維殘留長(zhǎng)度從0.68mm增加到3.02mm時(shí)，拉伸強(qiáng)度和彎曲強(qiáng)度都有明顯提高，但當(dāng)長(zhǎng)度從3.

4、02mm增加到4.18mm后，拉伸強(qiáng)度和彎曲強(qiáng)度并未提升而是保持穩(wěn)定。沖擊強(qiáng)力度隨著增強(qiáng)纖維長(zhǎng)度的增加而增加。
　　3)通過(guò)X-ray CT掃描圖像可知，短纖維增強(qiáng)復(fù)合材料S3內(nèi)部在纖維取向角小，纖維取向度良好。而長(zhǎng)纖維增強(qiáng)復(fù)合材料在芯層中有寬闊的纖維排列“雜亂區(qū)”，纖維取向度差，且這一現(xiàn)象隨著纖維長(zhǎng)度增加而加劇。
　　4)通過(guò)復(fù)合材料界面剪切應(yīng)力的計(jì)算，發(fā)現(xiàn)隨著增強(qiáng)纖維長(zhǎng)度增加，界面剪切應(yīng)力下降。
　　5)通過(guò)對(duì)L1