结构吸波复合材料及其力学性能的研究

发布时间：2018-01-30 09:59

本文关键词： 结构吸波材料电磁参数导电性能力学性能有限元　出处：《武汉理工大学》2015年硕士论文　论文类型：学位论文

【摘要】：随着信息科学的飞速发展,解决电磁辐射带来的污染问题已经迫在眉睫,吸波复合材料作为解决这一难题的功能性复合材料受到了广泛的关注。结构吸波复合材料能够兼具吸波-承载两方面的性能,并具有很强的可设计性,成为很多领域的研究热门。但是以往的研究大多从结构吸波复合材料的吸波性能入手,对其力学性能以及其他方面性能的研究还不够深入,吸波材料的应用推广还需要这方面的理论与实验支持。为此,本文主要做了以下工作:以吸波复合材料各组分的电磁参数为基础,选取三种理论计算方法对羰基铁与镍锌铁氧体吸波复合材料的等效电磁参数进行了理论计算,并与实验结果进行对比,结果表明:在计算不同种类吸波复合材料的等效电磁参数时,应选取不同的理论计算方法才能与实验结果相吻合。从导电复合材料的逾渗理论出发,研究不同含量的石墨对复合材料电阻率的影响,结果表明:石墨型吸波复合材料的电阻率在104-106Ω·cm范围内时有较为良好的吸波性能。在力学性能方面,由吸波剂、玻璃纤维、乙烯基树脂组成的复合材料,其力学性能相对于玻璃纤维树脂基复合材料会有所下降,尤其是层间剪切方面。当石墨含量达到30%,层间剪切强度为9.4MPa,难以满足正常使用。弯曲性能方面,石墨填料的增加对其影响幅度不大,当石墨含量为30%时,材料的弯曲强度仍能达到478MPa。使用KH-550硅烷偶联剂能够改善石墨颗粒与树脂之间的界面极性问题,提高复合材料的层间剪切性能。通过对比实验发现,最佳的偶联剂添加量为0.5%,超过0.5%时界面的粘结性能就会下降。对于二氧化锰、镍锌铁氧体、石墨三层结构吸波复合材料,通过正交实验研究了三种吸波剂含量对材料弹性模量以及强度极限的影响大小,引入折减系数对两方面内容进行评价,最后与试样的吸波性能进行匹配,选取了兼具吸波性能与力学性能的吸收剂含量配比。以复合材料细观力学理论研究为基础,提出吸波剂颗粒和树脂一体化模型,通过有限元软件ANSYS对试样进行建模,预测吸波复合材料弯曲破坏时的极限强度,和实验测试结果进行对比,两者结果较为接近,对实验测试和工程应用起到了一定的参考作用。
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【学位授予单位】：武汉理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TB33

【参考文献】