FRP/金属叠层板粘接界面强化机理与方法研究
发布时间：2021-02-24 06:43
FRP/金属叠层板具有强度高、耐疲劳和抗冲击性等特点,在航空航天等领域得到广泛应用。然而由于复合材料面板与金属基底性能差异很大,同时两者之间通过粘接方式连接,造成界面性能较弱,导致在其在制造与使用的过程中经常出现层间分层损伤,引发结构破坏与失效。因此,开展提升FRP/金属叠层板粘接强度的研究具有十分重要的工程意义。本文首先通过对复合材料面板的制备与金属基底的加工,制备出具有不同金属表面粗糙度的FRP/金属单搭接试件,研究FRP/金属叠层板在拉伸载荷作用下的力学性能,得到金属基底的表面粗糙度与拉伸载荷之间的关系。其次通过对芳纶短纤维薄膜的制备,在FRP/金属叠层板界面添加芳纶短纤维层进行增韧,以获得良好的界面粘接韧性和整体的结构性能。在非对称双悬臂梁试验的基础上,分别研究了芳纶短纤维与金属表面粗糙度对FRP/金属叠层板界面增韧的影响。选用临界能量释放率Gc作为判断依据,分析了芳纶短纤维增韧与金属表面粗糙度分别作用下的层间裂纹扩展行为。最后通过光学观测,研究了芳纶短纤维增韧界面的微观力学与增韧机理,解释了芳纶短纤维增韧对FRP/金属层合板结构性能的影响。
【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】：68 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
1 绪论
1.1 研究背景及意义
1.2 FRP/金属叠层板结构组成
1.2.1 各组分材料
1.3 FRP/金属叠层板粘接机理研究进展
1.4 本文的主要研究内容及意义
2 FRP/金属叠层板粘接机理
2.1 前言
2.2 粘接理论和机理
2.2.1 机械互锁理论
2.2.2 表面润湿与吸附理论
2.2.3 其他粘接理论
2.3 表面粗糙度对粘接强度的影响机理
2.4 表面形貌的评定
2.4.1 表面粗糙度的二维评定
2.4.2 表面粗糙度的三维评定
2.5 短纤维增韧机理
2.6 小结
3 具有不同金属表面粗糙度的FRP/金属叠层板力学行为研究
3.1 前言
3.2 复合材料单搭接构件制备
3.2.1 试件尺寸与设计
3.2.2 玻璃纤维增强树脂基复合材料制备
3.2.3 不同表面粗糙度的金属基底制备
3.2.4 试件组装与加压固化
3.3 FRP/金属叠层板构件在拉伸载荷下的力学性能
3.3.1 试验装置与方法
3.3.2 位移-载荷曲线与破坏模式
3.4 小结
4 具有短纤增韧的FRP/金属叠层板力学行为研究
4.1 前言
4.2 短纤维材料力学性能
4.3 短纤维薄膜的制备工艺
4.3.1 短纤维的制备
4.3.2 短纤维的分离以及短纤维薄膜的制备
4.4 具有短纤维增韧的FRP/金属叠层板的制备工艺
4.4.1 试件设计与尺寸
4.4.2 试件材料体系与参数
4.4.3 试验装置与方法
4.5 界面能量释放率测试结果与讨论
4.5.1 典型的位移-载荷曲线
4.5.2 典型的表面粗糙度-临界载荷散点图
4.5.3 界面临界能量释放率
4.5.4 增韧机理与界面分析
4.6 小结
5 总结与展望
5.1 全文总结
5.2 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】：
期刊论文
[1]芳纶纤维增韧碳纤维-泡沫金属夹芯梁压缩性能及界面性能[J]. 孙直,石姗姗,孙士勇,陈浩然,胡晓智. 复合材料学报. 2014(06)
[2]航空航天复合材料发展现状及前景[J]. 唐见茂. 航天器环境工程. 2013(04)
[3]规则微观结构粗糙表面浸润性研究[J]. 吉肖,贾志海,蔡小舒. 材料导报. 2013(14)
[4]复合材料与战略性新兴产业[J]. 杜善义. 科技导报. 2013(07)
[5]先进复合材料在航空航天领域的应用[J]. 朱晋生,王卓,欧峰. 新技术新工艺. 2012(10)
[6]用羟乙基纤维素（HEC）改善短碳纤维的分散性[J]. 车德会,姚广春,华中胜,张啸. 东北大学学报(自然科学版). 2011(09)
[7]具有短纤维增韧界面的复合材料夹芯梁断裂机制的实验和数值研究[J]. 孙士勇,王灿,陈浩然. 复合材料学报. 2011(01)
[8]基于多层序列图像的三维表面粗糙度检测[J]. 乐静,杨洁,王建,李乐. 仪器仪表学报. 2010(09)
[9]大飞机用Glare层板的性能综合评价研究[J]. 王世明,吴中庆,张振军,关天茹,陈照峰. 材料导报. 2010(17)
[10]先进树脂基复合材料技术发展及应用现状[J]. 陈祥宝,张宝艳,邢丽英. 中国材料进展. 2009(06)
博士论文
[1]碳纤维夹芯材料/结构界面破坏及界面增韧的多尺度研究[D]. 孙直.大连理工大学 2014
[2]泡沫夹芯复合材料界面断裂机理和增韧研究[D]. 孙士勇.大连理工大学 2010
硕士论文
[1]C/C复合材料切削表面粗糙度的评定方法研究[D]. 艾传智.大连理工大学 2006
本文编号：3048959
【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】：68 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
1 绪论
1.1 研究背景及意义
1.2 FRP/金属叠层板结构组成
1.2.1 各组分材料
1.3 FRP/金属叠层板粘接机理研究进展
1.4 本文的主要研究内容及意义
2 FRP/金属叠层板粘接机理
2.1 前言
2.2 粘接理论和机理
2.2.1 机械互锁理论
2.2.2 表面润湿与吸附理论
2.2.3 其他粘接理论
2.3 表面粗糙度对粘接强度的影响机理
2.4 表面形貌的评定
2.4.1 表面粗糙度的二维评定
2.4.2 表面粗糙度的三维评定
2.5 短纤维增韧机理
2.6 小结
3 具有不同金属表面粗糙度的FRP/金属叠层板力学行为研究
3.1 前言
3.2 复合材料单搭接构件制备
3.2.1 试件尺寸与设计
3.2.2 玻璃纤维增强树脂基复合材料制备
3.2.3 不同表面粗糙度的金属基底制备
3.2.4 试件组装与加压固化
3.3 FRP/金属叠层板构件在拉伸载荷下的力学性能
3.3.1 试验装置与方法
3.3.2 位移-载荷曲线与破坏模式
3.4 小结
4 具有短纤增韧的FRP/金属叠层板力学行为研究
4.1 前言
4.2 短纤维材料力学性能
4.3 短纤维薄膜的制备工艺
4.3.1 短纤维的制备
4.3.2 短纤维的分离以及短纤维薄膜的制备
4.4 具有短纤维增韧的FRP/金属叠层板的制备工艺
4.4.1 试件设计与尺寸
4.4.2 试件材料体系与参数
4.4.3 试验装置与方法
4.5 界面能量释放率测试结果与讨论
4.5.1 典型的位移-载荷曲线
4.5.2 典型的表面粗糙度-临界载荷散点图
4.5.3 界面临界能量释放率
4.5.4 增韧机理与界面分析
4.6 小结
5 总结与展望
5.1 全文总结
5.2 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】：
期刊论文
[1]芳纶纤维增韧碳纤维-泡沫金属夹芯梁压缩性能及界面性能[J]. 孙直,石姗姗,孙士勇,陈浩然,胡晓智. 复合材料学报. 2014(06)
[2]航空航天复合材料发展现状及前景[J]. 唐见茂. 航天器环境工程. 2013(04)
[3]规则微观结构粗糙表面浸润性研究[J]. 吉肖,贾志海,蔡小舒. 材料导报. 2013(14)
[4]复合材料与战略性新兴产业[J]. 杜善义. 科技导报. 2013(07)
[5]先进复合材料在航空航天领域的应用[J]. 朱晋生,王卓,欧峰. 新技术新工艺. 2012(10)
[6]用羟乙基纤维素（HEC）改善短碳纤维的分散性[J]. 车德会,姚广春,华中胜,张啸. 东北大学学报(自然科学版). 2011(09)
[7]具有短纤维增韧界面的复合材料夹芯梁断裂机制的实验和数值研究[J]. 孙士勇,王灿,陈浩然. 复合材料学报. 2011(01)
[8]基于多层序列图像的三维表面粗糙度检测[J]. 乐静,杨洁,王建,李乐. 仪器仪表学报. 2010(09)
[9]大飞机用Glare层板的性能综合评价研究[J]. 王世明,吴中庆,张振军,关天茹,陈照峰. 材料导报. 2010(17)
[10]先进树脂基复合材料技术发展及应用现状[J]. 陈祥宝,张宝艳,邢丽英. 中国材料进展. 2009(06)
博士论文
[1]碳纤维夹芯材料/结构界面破坏及界面增韧的多尺度研究[D]. 孙直.大连理工大学 2014
[2]泡沫夹芯复合材料界面断裂机理和增韧研究[D]. 孙士勇.大连理工大学 2010
硕士论文
[1]C/C复合材料切削表面粗糙度的评定方法研究[D]. 艾传智.大连理工大学 2006
本文编号：3048959
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