內(nèi)含中空纖維型復(fù)合材料自修復(fù)效率及力學(xué)性能.pdf

1、纖維增強復(fù)合材料因其具有較高的比強度、比剛度而越來越多地應(yīng)用在航空航天，汽車等其他領(lǐng)域。但其基本構(gòu)造形式大多為層合結(jié)構(gòu)，鋪層過程中存在缺少增強纖維等問題。當(dāng)層合板承受外部載荷時容易發(fā)生層間開裂，從而降低結(jié)構(gòu)的整體剛度和強度，甚至損壞層合板，使其應(yīng)用受到限制。因此通過自修復(fù)的方法對裂紋及損傷的部位進行修復(fù)，進而延長材料的使用壽命至關(guān)重要。
　　將外徑為Φ0.9mm的中空玻璃管橫置在碳纖維環(huán)氧樹脂基復(fù)合材料層合板的內(nèi)部，選用環(huán)氧樹脂為

2、修復(fù)劑，固化成型之后切割成三點彎曲標(biāo)準(zhǔn)試件。對部分試件進行準(zhǔn)靜態(tài)壓痕實驗，之后通過熱激勵使帶修復(fù)劑的試件進行自修復(fù)，修復(fù)后將全部試件進行三點彎曲實驗。分析計算實驗結(jié)果，可知①中空玻璃管在層合板中采用橫置的放置方式不會降低層合板本身的力學(xué)性能;②準(zhǔn)靜態(tài)壓痕實驗，損傷程度隨加載載荷的增大而增大。當(dāng)準(zhǔn)靜態(tài)壓痕實驗加載載荷為1700N時，試件的抗彎曲性能最大降低37％;③層合板中的中空玻璃管經(jīng)準(zhǔn)靜態(tài)壓痕實驗的破壞，管中的修復(fù)劑能夠快速流到層合板

3、的受損部位，修復(fù)裂紋，粘合裂紋，起到修復(fù)的目的。受損試件的彎曲強度最大能恢復(fù)到原始強度的109％。
　　參照復(fù)合材料層合板中“z-pin”的放置方式，將外徑為Φ0.9mm的中空玻璃管沿厚度方向植入到鋪設(shè)好的預(yù)浸料中，選用ENB為修復(fù)劑，構(gòu)建自修復(fù)系統(tǒng)。預(yù)浸料層合板固化成型之后加工成雙懸臂梁試件和三點彎曲試件。通過壓力破壞實驗、三點彎曲實驗以及雙懸臂梁實驗的對比分析，可知①在壓力破壞實驗中，8KN的壓力使試件的抗彎曲性能最大降低11

4、.91％;②ENB和Grubbs催化劑組成的修復(fù)系統(tǒng)能夠修復(fù)層合板中的任一層裂紋，粘合裂紋，使受損試件的彎曲強度恢復(fù)到原強度的96.63％;③雙懸臂梁實驗中，縱置的中空玻璃管能起到對層合板增韌的作用，且增韌效果隨中空玻璃管分布密度的增大而增強，最大斷裂載荷值增大33.26％。
　　選用環(huán)氧樹脂為修復(fù)劑，參照復(fù)合材料層合板中“z-pin”的放置方式，采用上述實驗方法和實驗過程，進行準(zhǔn)靜態(tài)壓痕實驗和三點彎曲實驗。分析計算實驗結(jié)果，可知