碳纤维/环氧树脂点阵夹芯圆柱壳制备及力学行为研究

发布时间：2021-03-01 04:55

　　具有周期性排列特征的碳纤维增强树脂基复合材料点阵夹芯结构材料由于其密度低、力学性能优异且可为热的传导预留空间,作为一类新型轻质高强结构材料在航天航空领域具有广阔的应用前景。但针对复合材料点阵夹芯结构,平板型试件的制备工艺比较繁琐,不利于向工程领域进行推广,而针对圆筒型试件其力学性能研究较少。基于此,本文开展了关于金字塔点阵芯子一体化制备工艺的研究,从结构设计—制备—力学性能评价角度开展了工作。利用扫描电子显微镜对采用几种常用碳纤维增强树脂基复合材料的加工方式加工的试件切割面进行表征,发现高压水切割的加工方式在切割层合板时将会有一定的几率致其分层,金刚石纱线切割会将切割面的纤维切断,激光切割法会将边缘处的树脂烧蚀掉,而精雕雕刻机的方式造成的损伤最小。现阶段在进行金字塔点阵夹芯结构制备时多采用嵌锁组装法或纤维束编织工艺,这种制备工艺需要的手工操作过多,制备效率很低,并且有较高难度保证试件的制备精度。本文自主设计了一套热压模具,并成功一体化成型制备出碳纤维复合材料金字塔点阵平板型芯子与圆筒型芯子,大大的提高了试件的制备效率。对平板型试件进行了平压性能测试,发现其主要的失效模式为斜杆的断裂,测... 

【文章来源】：哈尔滨工业大学黑龙江省 211工程院校 985工程院校

【文章页数】：86 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第1章 绪论
    1.1 课题背景及研究的目的和意义
    1.2 碳纤维复合材料结构件应用现状
        1.2.1 碳纤维复合材料结构件在航天领域应用
        1.2.2 碳纤维复合材料结构件在航空领域应用
        1.2.3 碳纤维复合材料结构件在新能源领域应用
        1.2.4 碳纤维复合材料结构件在民用领域应用
    1.3 点阵夹芯结构制备工艺现状
        1.3.1 平板型点阵夹芯结构
        1.3.2 圆柱壳体夹芯结构
    1.4 圆柱壳力学性能研究现状
    1.5 主要研究内容
第2章 试验材料及试验方法
    2.1 引言
    2.2 原材料的选取
        2.2.1 基体的选取
        2.2.2 增强体的选取
    2.3 试验材料制备方法
    2.4 分析测试方法
        2.4.1 扫描电子显微镜
        2.4.2 动态热机械性能分析
        2.4.3 超声C扫描
        2.4.4 力学性能分析
第3章 碳纤维复合材料点阵夹芯结构的制备工艺
    3.1 引言
    3.2 试件基本性能测试
        3.2.1 原材料表面形貌
        3.2.2 动态热机械性能分析
        3.2.3 基本力学性能测试
    3.3 试件无损检测
    3.4 复合材料的机械加工工艺
        3.4.1 高压水切割
        3.4.2 金刚石纱线切割
        3.4.3 激光切割法
        3.4.4 精雕雕刻机
    3.5 平板型试件制备工艺流程
    3.6 圆筒型试件制备工艺流程
    3.7 本章小结
第4章 平板型金字塔点阵夹芯结构静力学行为
    4.1 引言
    4.2 金字塔点阵夹芯结构平压性能
        4.2.1 金字塔点阵夹芯结构平压力学模型
        4.2.2 金字塔点阵夹芯结构平压数值模拟
        4.2.3 金字塔点阵夹芯结构平压性能测试
    4.3 金字塔点阵夹芯结构剪切性能
        4.3.1 金字塔点阵夹芯结构剪切力学模型
        4.3.2 金字塔点阵夹芯结构剪切性能测试
    4.4 本章小结
第5章 圆筒型复合材料金字塔点阵夹芯结构的力学性能分析
    5.1 引言
    5.2 振动性能测试
    5.3 轴压性能测试
        5.3.1 轴压屈曲力学模型
        5.3.2 轴压数值模拟
        5.3.3 轴压测试
    5.4 本章小结
结论
参考文献
攻读硕士期间发表的论文及其成果
致谢


【参考文献】：
期刊论文
[1]碳纤维复合材料在新能源产业中的应用进展[J]. 杨小平,隋刚.  新材料产业. 2012(02)
[2]碳纤维复合材料在航天领域的应用[J]. 李威,郭权锋.  中国光学. 2011(03)
[3]碳纤维复合材料在飞机结构中的应用[J]. 沈真.  高科技纤维与应用. 2010(04)
[4]实现节能减排的碳纤维复合材料应用进展[J]. 杨小平,黄智彬,张志勇,杨虎平,周宇君.  材料导报. 2010(03)
[5]新型碳纤维点阵复合材料技术研究[J]. 范华林,杨卫,方岱宁,庄茁,陈祥宝,邢丽英,李斌太,蒋诗才.  航空材料学报. 2007(01)
[6]碳纤维增强复合材料在汽车上的应用[J]. 王东川,刘启志,柯枫.  汽车工艺与材料. 2005(04)
[7]碳纤维复合材料在民用航空上的应用[J]. 赵稼祥.  高科技纤维与应用. 2003(03)
[8]碳纤维及其复合材料在卫星上的应用[J]. 肖少伯.  高科技纤维与应用. 1999(02)

博士论文
[1]复合材料点阵结构吸能特性和抗低速冲击性能研究[D]. 张国旗.哈尔滨工业大学 2014

硕士论文
[1]新型复合材料金字塔点阵结构的制备及力学性能研究[D]. 吴倩倩.哈尔滨工业大学 2015
[2]复合材料蜂窝夹芯管结构设计、制备工艺及性能表征[D]. 杨扬.国防科学技术大学 2012
[3]复合材料金字塔点阵圆柱壳制备工艺及轴向压缩性能研究[D]. 彭亮.哈尔滨工业大学 2012
[4]碳纤维复合材料在高速列车上的应用研究[D]. 王明猛.西南交通大学 2012
[5]X-cor夹层复合材料力学性能研究[D]. 杜龙.西北工业大学 2007



本文编号：3056975