預浸織物復合材料本構(gòu)關(guān)系研究.pdf

1、預浸樹脂的碳纖維織物復合材料是空間充氣結(jié)構(gòu)所用材料中一種重要的可固化材料。在充氣展開結(jié)構(gòu)的折疊打包、存儲、發(fā)射升空、充氣、控制展開以及姿態(tài)調(diào)整等諸多階段，預浸織物復合材料均處于未固化階段。由于細觀結(jié)構(gòu)上的差異，未固化預浸織物復合材料的力學特性，既不同于做為基體的樹脂材料，也不同于起增強作用的純織物材料，更不同于固化后的織物復合材料。固化后的預浸纖維復合材料織物中，雖然其內(nèi)部織物也是編織而成的，但它的編織結(jié)構(gòu)已被樹脂所固化，其纖維已不能繞

2、其交織點相互轉(zhuǎn)動；未固化預浸織物材料在變形中，其織物中的纖維可以繞其交織點相互轉(zhuǎn)動，但與織物材料中纖維可以繞其交織點相互轉(zhuǎn)動不同的是，這種材料中纖維的轉(zhuǎn)動由于樹脂材料的存在而有一定的阻力。 本文對以含有固化劑的環(huán)氧樹脂為基體材料，以二維平紋編織碳纖維材料為增強材料而組成的預浸織物復合材料的本構(gòu)關(guān)系進行了研究。對含有固化劑的環(huán)氧樹脂，這種粘塑性材料的本構(gòu)行為進行了研究，給出了剪切應(yīng)力與剪切速率之間的關(guān)系，揭示了這種高分子材料的流變

3、性質(zhì)。建立了在理想約束條件下，含有固化劑的環(huán)氧樹脂材料的非線性本構(gòu)關(guān)系，并通過實驗定性地證明了這一模型的正確性。另外，本文通過連續(xù)介質(zhì)力學的方法，推導了織物胞元的本構(gòu)模型，并且在織物純剪切變形條件下，確定了織物胞元的附加擠壓應(yīng)力的模量，從而建立了含有固化劑的環(huán)氧樹脂碳纖維增強復合材料固化前的本構(gòu)模型。該模型即考慮了織物胞元剪切變形時，織物纖維之間間的擠壓作用，又考慮了基體材料樹脂流變特性的影響。 本文對應(yīng)用于預浸織物復合材料剪切

4、測試的像框試驗進行了改進，采用滾動軸承減小了在純剪切變形時，像框機構(gòu)之間的摩擦力；應(yīng)用十字形試件形狀，減小了在剪切初始階段，試件與像框之間的擠壓。測定了織物間的擠壓模量與剪切角度的關(guān)系，給出了不同溫度及不同拉伸速度條件下預浸織物材料的位移與載荷的關(guān)系，并且得到隨著溫度及拉伸速度的提高，材料的載荷將會逐漸下降。 本文通過試驗驗證了所建立的預浸織物復合材料本構(gòu)模型的正確性。利用該模型，一方面可以了解由這種材料所組成的空間充氣結(jié)構(gòu)的靜