不同溫度下樹脂基三維五向編織復(fù)合材料拉伸性能的研究.pdf

1、隨著三維編織復(fù)合材料應(yīng)用領(lǐng)域的逐步擴大，惡劣的應(yīng)用環(huán)境對材料對外界溫度的適應(yīng)性提出了更高的要求。本課題正是基于這一事實，為三維編織在尖端領(lǐng)域例如航空航天以及深海遠洋等的應(yīng)用而展開的。課題主要研究了不同溫度以及在不同溫度下的持續(xù)時間對樹脂基三維五向編織復(fù)合材料和層合復(fù)合材料拉伸性能的影響規(guī)律，通過對不同溫度和不同溫度下持續(xù)時間對拉伸性能的五個特征指標(biāo)影響的細致分析，詳細討論了不同溫度及其不同溫度下持續(xù)時間對三維五向編織復(fù)合材料和層合復(fù)合材

2、料拉伸的影響規(guī)律，分析了產(chǎn)生這些變化的機理。
　　 本課題在實驗中選取了三維五向編織復(fù)合材料和層合復(fù)合材料作為實驗對象，選定了常溫、150℃和180℃三個溫度點以及15min、600min、1800min三個溫度持續(xù)時間作為實驗條件進行一系列的對比試驗。在實驗過程中保持單一變量以便使試驗結(jié)果具有可比性。在對實驗結(jié)果處理中，一方面通過在某一參數(shù)保持不變的條件下對另一參數(shù)的所有試驗數(shù)據(jù)進行線性擬合，以預(yù)測整體的變化規(guī)律，另一方面，將

3、所有的實驗數(shù)據(jù)求取平均值，通過折線圖詳細了解具體的變化過程，以避免由于線性擬合帶來的誤差。通過對實驗數(shù)據(jù)的分析得出以下結(jié)論。
　　 (1)溫度對樹脂基復(fù)合材料的影響主要體現(xiàn)在樹脂性能隨溫度的變化以及由于樹脂的變化而引起的纖維增強體中纖維的排列和結(jié)構(gòu)的變化上。在升溫的初始階段，兩種結(jié)構(gòu)的復(fù)合材料的各種性能的變化趨勢基本上是相同的。但是當(dāng)溫度升高到一定程度，由于增強體結(jié)構(gòu)的不同，而引起對溫度不同的反應(yīng)，對編織復(fù)合材料來說，纖維增強體

4、的結(jié)構(gòu)調(diào)整幅度變大，纖維趨向度和伸直度提高，斷裂同時性提高，整個材料表現(xiàn)出高強高模的特性，而對層合復(fù)合材料來說，由于層與層之間樹脂基質(zhì)的變化，破壞了其應(yīng)有的傳遞和轉(zhuǎn)移載荷的作用，使得在單層板沒有達到最大斷裂強力時便由于層間的滑脫而發(fā)生斷裂。
　　 (2)在一定溫度和外界載荷的作用下，一定的持續(xù)時間可以使得樹脂基復(fù)合材料中樹脂基質(zhì)變化，增強體纖維通過調(diào)整纖維的趨向可以獲得更高的斷裂強力和彈性模量等指標(biāo)，這個加熱的過程對樹脂基復(fù)合材

5、料來說影響很大，如果長時間的作用會使得材料喪失一定的彈性，使得材料的斷裂伸長率減小，使得材料在拉伸過程中表現(xiàn)出一種脆性材料的特性，抗沖擊性能下降。
　　 (3)在150℃和180℃時，三維五向編織復(fù)合材料的拉伸強度比常溫時的拉伸強度分別下降了-1.36％（負號說明沒下降反而升高了）和15.37％，而層合復(fù)合材料的拉伸強度則比常溫時的拉伸強度分別下降了13.3％和34.42％，這說明，相同樹脂基體的復(fù)合材料，增強體結(jié)構(gòu)對復(fù)合材料的