碳纳米纤维改性复合材料的应变和损伤演化自感知性能研究

发布时间：2021-02-14 19:23

　　环氧树脂基复合材料由于其高比强度、高比模量、抗疲劳、耐腐蚀等优点在航空航天、土木工程等领域得到了广泛应用。然而,复合材料在长期服役过程中经常遭受疲劳荷载、冲击荷载、环境侵蚀等因素的作用,极易形成不同程度的损伤。其中环氧树脂基体中微米级损伤的产生和扩展是影响复合材料可靠性的重要因素之一,在环境和荷载作用条件下,微小的损伤逐渐演化为较大的裂缝,从而影响复合材料使用安全性和使用寿命。因此,监测复合材料在服役期间的应变和损伤演化具有重要意义。目前仍缺少对微米级损伤萌生和扩展进行高效监测的方法。传统的无损检测方法不仅耗费大量时间,而且需要提前预测损伤发生的位置,因此其在复合材料健康监测中的应用收到极大限制。近年来,碳纳米纤维（CNFs）由于其优异的力学、电学等性能在树脂基复合材料结构中得到大量应用,为原位电阻测试方法提供了更广阔的的应用前景。本论文针对复合材料的健康监测问题,考察CNFs改性复合材料的电阻率与材料微结构变化之间的关系,重点研究采用基于CNFs导电网络的原位电阻法进行复合材料应变和损伤的自监测,分析了CNFs改性复合材料在拉伸荷载作用下的损伤演化过程。主要研究内容和结论如下:（1）... 

【文章来源】：大连理工大学辽宁省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：103 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
1 绪论
    1.1 课题背景及研究意义
    1.2 国内外研究现状与分析
        1.2.1 CNFs及其改性复合材料的性能研究
        1.2.2 复合材料的结构健康监测研究
        1.2.3 嵌入式复合材料传感器应变监测研究
    1.3 本文主要研究内容
2 基于嵌入式CNFs/环氧树脂传感器的混凝土构件应变监测性能
    2.1 引言
    2.2 试验概况
        2.2.1 试验材料
        2.2.2 试件制备
        2.2.3 测试方法
        2.2.4 微观表征
    2.3 试验结果与讨论
        2.3.1 微观表征结果
        2.3.2 传感器力学特性
        2.3.3 传感器电学特性
        2.3.4 传感器压敏特性
        2.3.5 传感器温敏特性
        2.3.6 埋入混凝土柱的传感器应变监测特性
    2.4 本章小结
3 CNFs改性GFRP层合板的应变和损伤演化自感知特性
    3.1 引言
    3.2 试验概况
        3.2.1 试验材料
        3.2.2 试件制备
        3.2.3 测试方法
    3.3 试验结果与讨论
        3.3.1 CNFs/GFRP层合板的电学特性
        3.3.2 CNFs/GFRP层合板的原位监测特性
    3.4 本章小结
4 CNFs改性BFRP层合板的应变和损伤演化自感知特性
    4.1 引言
    4.2 试验概况
        4.2.1 试验材料
        4.2.2 试件制备
        4.2.3 测试方法
    4.3 试验结果与讨论
        4.3.1 微观表征
        4.3.2 CNFs/环氧复合材料和CNFs/BFRP层合板的电学特性
        4.3.3 CNFs/BFRP层合板的温敏特性
        4.3.4 CNFs/环氧复合材料和CNFs/BFRP层合板的自感知特性
    4.4 本章小结
5 基于CNFs导电网络和声发射技术的FFRP层合板应变和损伤监测
    5.1 引言
    5.2 试验概况
        5.2.1 试验材料
        5.2.2 试件制备
        5.2.3 测试方法
        5.2.4 微观结构表征
    5.3 试验结果与讨论
        5.3.1 单调拉伸载荷作用下的损伤自感知特性
        5.3.2 等幅循环载荷作用下的应变自感知特性
        5.3.3 递增循环载荷作用下的自感知特性
    5.4 本章小结
6 结论、创新点与展望
    6.1 结论
    6.2 创新点
    6.3 展望
参考文献
攻读硕士学位期间发表学术论文情况
致谢


【参考文献】：
博士论文
[1]纳米炭黑环氧树脂基复合材料应变和裂缝感知特性研究[D]. 季小勇.哈尔滨工业大学 2009
[2]纳米碳纤维的表面处理及其聚合物复合材料的性能研究[D]. 梅启林.武汉理工大学 2008



本文编号：3033725