三维正交机织复合材料热氧老化后的低速冲击响应

发布时间：2017-10-19 06:36

  本文关键词：三维正交机织复合材料热氧老化后的低速冲击响应

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【摘要】：三维正交机织物由经纱、纬纱和Z纱三个纱线系统构成,且两两相互垂直排列,经纬纱伸直而Z纱横贯整个织物厚度方向将经纬纱捆绑在一起形成稳定织物结构。由三维正交机织物增强树脂形成的三维正交机织复合材料因具有较高的面内刚度和强度及抵抗分层能力,被用于制造各种主承力件,广泛应用于航空航天、汽车和能源等工程领域。但复合材料在加工、储存和应用过程中,受到不同温度环境场影响易发生老化;同时复合材料又经常受到各种冲击载荷作用,全面了解复合材料在不同老化程度下的动态冲击行为,对于构件设计和使用安全性而言非常必要。本课题通过真空辅助树脂传递模塑成型工艺(VARTM)制备三维正交机织玄武岩/环氧树脂复合材料,研究该复合材料试件在180℃高温环境下老化不同时间后的结构形态变化及在Instron Dynatup 9250HV型落锤仪上受到不同冲击能量后的低速冲击响应性能,通过扫描电镜(scanning electron microscope,SEM)表征复合材料试件高温老化后横截面形态以及在180℃老化前后的环氧树脂浇注体的红外分析来研究三维正交机织玄武岩/环氧树脂复合材料在高温下老化不同时间的降解机理。得到如下主要成果和结论:(1)三维正交机织玄武岩/环氧树脂复合材料在180℃下老化不同时间后,表面形态和质量发生很大的变化。随着老化时间增加,复合材料试件表面变得不平整,玄武岩纤维逐渐显露在复合材料表面,复合材料的颜色由灰黑色变成黄色并且颜色逐渐加深,由老化前后的环氧树脂浇注体红外分析可知环氧树脂在热氧老化作用下发生了化学变化;质量一直在减小,刚开始下降比较快,后来逐渐趋于缓慢;(2)SEM观测结果表明,随着老化时间增加,玄武岩纤维与环氧树脂之间逐渐脱粘,产生裂缝,且裂缝数量和面积随着老化时间增加而增大;(3)在一定冲击能量下,随着老化时间增加,三维正交机织复合材料最大承受载荷逐渐下降,载荷-位移曲线斜率下降,弹性性能下降,中心位移和能量吸收增加;在低能量冲击下,复合材料破坏形态逐渐变得不明显;(4)在相同老化时间下,随着冲击能量增大,三维正交机织复合材料最大承受载荷逐渐增加,载荷-位移曲线斜率增大,中心位移逐渐增大,能量吸收减小;复合材料破坏变形程度增加,失效模式同时发生变化,在低能量冲击下,复合材料失效模式主要是树脂裂纹和纤维与树脂脱粘,在高能量冲击时,失效模式表现为树脂裂纹及纤维和树脂脱粘,并伴随有部分纤维断裂。
【关键词】：三维正交机织玄武岩/环氧树脂复合材料 高温老化 低速冲击 裂纹
【学位授予单位】：东华大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TB33
【目录】：

• 摘要6-8
• abstract8-12
• 1 绪论12-21
• 1.1 引言12-13
• 1.2 纺织结构复合材料热氧老化性能研究现状13-16
• 1.2.1 湿热氧老化13-14
• 1.2.2 热氧老化14-16
• 1.3 纺织结构复合材料低速冲击性能研究现状16-18
• 1.4 目前研究存在问题18-19
• 1.5 本课题研究内容19-20
• 1.6 研究意义20-21
• 2 三维正交机织复合材料21-27
• 2.1 增强相21-22
• 2.2 基体相22-23
• 2.3 三维正交机织复合材料制备23-25
• 2.4 纤维体积分数测定25
• 2.5 三维正交机织复合材料加工25-26
• 2.6 本章小结26-27
• 3 三维正交机织复合材料的热氧老化试验27-36
• 3.1 环氧树脂DMA测试27-28
• 3.1.1 测试方法27
• 3.1.2 试验结果与分析27-28
• 3.2 环氧树脂红外分析28-29
• 3.2.1 测试方法28-29
• 3.2.2 试验结果与分析29
• 3.3 热氧老化试验及结果分析29-31
• 3.3.1 热氧老化试验29-30
• 3.3.2 老化形态变化30
• 3.3.3 质量损失30-31
• 3.4 SEM表征31-35
• 3.5 本章小结35-36
• 4 三维正交机织复合材料的低速冲击试验36-52
• 4.1 试验部分36-39
• 4.1.1 试验装置36-37
• 4.1.2 试验原理37-39
• 4.2 冲击试验结果与分析39-50
• 4.2.1 损伤形貌分析39-43
• 4.2.2 载荷-位移曲线43-47
• 4.2.3 中心位移-时间曲线47-49
• 4.2.4 能量吸收-时间曲线49-50
• 4.3 本章小结50-52
• 5 结论与展望52-54
• 5.1 研究结论52-53
• 5.2 展望与不足53-54
• 参考文献54-58
• 攻读硕士期间发表文章58-59
• 致谢59

【共引文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 李方;;一种双频共形耐高温导航天线[J];电子科技;2014年05期

2 韩朝锋;孙颖;徐艺榕;陈利;李嘉禄;潘宁;于长清;;头盔壳体用复合材料增强织物研究进展[J];纺织学报;2014年08期

3 梁倩囡;阎建华;;缝合编织复合材料低速冲击以及冲击后弯曲性能研究[J];玻璃钢/复合材料;2014年07期

4 方芳;潘忠祥;;双轴向经编针织复合材料的冲击压缩性能[J];玻璃钢/复合材料;2014年10期

5 李卓;邱家波;;静压卸载后夹层结构界面蠕变失效特性分析[J];四川兵工学报;2015年06期

6 董慧民;安学锋;益小苏;闫丽;苏正涛;包建文;;纤维增强聚合物基复合材料低速冲击研究进展[J];材料工程;2015年05期

7 高禹;王绍权;董尚利;王柏臣;包建文;;复合材料低速冲击测试与分析方法的研究进展[J];高分子材料科学与工程;2015年07期

8 裴晓园;尚博;李嘉禄;陈利;丁刚;;多层连接碳纤维纬编双轴向衬纱织物增强复合材料的层间剪切性能[J];材料研究学报;2015年08期

9 孔德拴;管国阳;;非热压罐预浸料T700SC/#2510层板的低速冲击损伤特性[J];玻璃钢/复合材料;2015年09期

10 王越;张凤玲;侯丽华;;T700/5428复合材料湿热老化行为的研究[J];沈阳航空航天大学学报;2013年06期

中国博士学位论文全文数据库 前1条

1 李素敏;结构—储能型碳纤维/环氧树脂基复合材料的制备及性能研究[D];江苏大学;2015年

中国硕士学位论文全文数据库 前7条

1 吴惠敏;STF改性碳纤维布对其环氧树脂基复合材料力学性能的影响[D];浙江理工大学;2013年

2 宋乐颖;经编织物复合材料在双轴载荷下的力学行为研究[D];哈尔滨工业大学;2013年

3 曾小平;玻璃纤维增强铝合金层合板低速冲击损伤性能分析[D];哈尔滨工业大学;2012年

4 梁倩囡;缝合编织复合材料低速冲击及冲击后弯曲性能研究[D];东华大学;2014年

5 Muhammad Mushtaq（木塔西）;玄武岩纤维平纹机织/环氧树脂复合材料准静态及高应变率条件下拉伸性质[D];东华大学;2014年

6 陆倩倩;多轴向经编织物的力学性能与复合材料加工性能研究[D];东华大学;2012年

7 张福乐;纺织品与复合材料低速冲击性能的标准化测试研究[D];上海工程技术大学;2015年

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本文编号：1059602