全復(fù)合材料夾芯結(jié)構(gòu)的制備及其基本力學(xué)性能分析.pdf

1、復(fù)合材料夾芯結(jié)構(gòu)由于其結(jié)構(gòu)合理，重量輕等特點(diǎn)而被廣泛使用。利用復(fù)合材料高比強(qiáng)度，高比剛度的優(yōu)點(diǎn)，纖維增強(qiáng)復(fù)合材料已成為一種新型輕質(zhì)高強(qiáng)材料，是很有發(fā)展前景的航空航天材料。
　　本文針對(duì)復(fù)合材料夾芯結(jié)構(gòu)面芯之間較為薄弱的特點(diǎn)，研究了一體成型技術(shù)，設(shè)計(jì)制備了直柱增強(qiáng)夾芯板和波紋夾芯板兩種碳纖維復(fù)合材料，并對(duì)其進(jìn)行了基本力學(xué)性能分析。
　　詳細(xì)介紹了碳纖維直柱型夾芯結(jié)構(gòu)的制備工藝和力學(xué)性能研究，包括面外壓縮、面內(nèi)壓縮和三點(diǎn)彎曲試驗(yàn)

2、，并觀察其在這三種載荷作用下的破壞模式。然后針對(duì)結(jié)構(gòu)固化過(guò)程中纖維柱徑向固化壓力不足造成結(jié)構(gòu)整體性能降低的問(wèn)題，提出了硅橡膠軟模法的制備工藝，對(duì)制備出的試件進(jìn)行了力學(xué)性能測(cè)試和比較，改善了芯子直柱的性能，整體力學(xué)性能有較大提高。
　　進(jìn)一步完善了硅橡膠軟模法，在此基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)制備了碳纖維波紋夾芯板，并對(duì)制作出的試件進(jìn)行了基本力學(xué)性能分析，包括面外壓縮、面內(nèi)壓縮、三點(diǎn)彎曲實(shí)驗(yàn)和面內(nèi)剪切試驗(yàn)，對(duì)破壞模式進(jìn)行了分析。通過(guò)和金屬波紋板及紙波

3、紋板的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)比較，得出本文研究的碳纖維復(fù)合材料波紋板是一種性能優(yōu)異的高比強(qiáng)度、高比剛度的新型復(fù)合材料。
　　利用有限元分析軟件Ansys，對(duì)本文研究的直柱型夾芯板和波紋夾芯板進(jìn)行了固有頻率和模態(tài)分析，得到了結(jié)構(gòu)的低階自由振動(dòng)頻率和模態(tài)。分別對(duì)直柱夾芯板和波紋夾芯板進(jìn)行了頻率優(yōu)化。直柱夾芯板的設(shè)計(jì)變量為夾芯直柱的半徑和面板厚度，波紋板的設(shè)計(jì)變量是芯子厚度和面板厚度，然后分別以兩種夾芯結(jié)構(gòu)的頻率最大化和質(zhì)量最小化為目標(biāo)進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計(jì)