玻璃纤维/乙烯基酯复合材料静动态力学行为及损伤本构研究
发布时间：2021-06-13 20:08
相较于金属材料,复合材料具有轻质、耐磨损、耐腐蚀等特点,被广泛应用于航空航天、电子信息、汽车和工程机械等领域。其中玻璃纤维增强复合材料（GFRP）常被用于轻量化抗冲击结构,如汽车保险杠、建筑基材等。由于GFRP复合材料具有各向异性特征,且不同制备方式得到的材料结构差异较大,导致冲击载荷下的力学行为与损伤演化复杂多变,因此研究其静动态力学性能,开展材料动态失效分析并进行损伤本构建模对于材料优选及冲击损伤评估至关重要。同时,静动态力学行为与冲击损伤研究还可为材料设计优化提供基础参数。本文选取E型玻纤直纱为增强纤维,乙烯基酯树脂作为基体,制备了玻璃纤维质量分数分别为55%、60%、65%、70%、75%的单向连续GF/VE进行实验研究。在室温条件下,使用MTS Landmark 370.5型电液伺服实验系统对五种玻纤质量分数的GF/VE试样进行应变率为5×10-44 s-1的准静态单轴压缩实验。结果表明:GF/VE试件的失效均为脆性破坏,试件在与加载轴呈45°角的平面内发生位错,且沿载荷方向发生纵向劈裂。随着玻璃纤维质量分数的增加,材料的弹性模量和...
【文章来源】：安徽建筑大学安徽省
【文章页数】：70 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图1-3双酚A通用型乙烯基酯树脂典型通式相较于传统聚酯树脂，由于酯基没有存在于双酚A通用型乙烯基酯树脂的环氧
安徽建筑大学硕士学位论文第一章绪论-9-分子上的仲羟基可与含有羟基的材料（例如：玻璃纤维、芳纶纤维、超高分子量纤维）反应，改善复合的质量，使该种树脂在作为纤维增强复合材料基体时拥有更强的粘结力和更佳的浸润效果[47]。另外，由于通式两侧有不饱和双键结点的存才，使得材料在受到外部加载时，分子链具有一定伸缩性，起到吸收机械能与热冲击的效果，宏观表现为材料具有很强的抗冲击性能。随着化学技术的发展，双酚A通用型乙烯基树脂已在许多领域取代了双酚A型环氧树脂，是继双酚A型环氧树脂之后的又一类被广泛应用与研究的树脂。酚醛型环氧乙烯基酯树脂的热稳定性较高，经过固化加工后各方面性能的到进一步提高，具有优秀的耐热性、耐酸、耐碱、耐腐蚀性[48]。是用于制作满足EPA污染控制要的工业设备的最佳材料。其典型化学结构式如图1-4。图1-4酚醛环氧乙烯基酯树脂典型化学结构1.3.2玻璃纤维玻璃纤维是将废弃玻璃、玻璃球等作为原始材料，通过高温熔炼、制丝、纺纱、织布等处理手段进行加工制备而成，也属于无机非金属材料，其主要化学成分包括：二氧化硅、氧化铝、氧化钙、氧化硼、氧化镁、氧化钠等[49]，是第一种用来合成高分子复合材料的增强纤维。因其优秀的绝缘性，常被用于制作电绝缘产品；由于具有超高的比强度、刚度等力学行为和防水性，也常被用于制作复合材料，图1-5为分别为玻璃纤维纱与玻璃纤维棉实图。
安徽建筑大学硕士学位论文第一章绪论-11-领域应用优势基础设施制造桥梁、码头、栈桥、临水建筑、管道密度孝尺寸性好、增强性能优越汽车保险杠、发动机盖、仪表盘、驾驶舱韧性、耐腐蚀性、轻质高强、耐冲击性、耐磨性1.4本文的研究内容综述可见，单向连续GFRP在高应变率下的静、动态力学行为、失效形式以及细观组织损伤演化问题仍有待研究。尤其是不同应变率下的压缩力学行为的测试和表征工作尤为重要。本文采用实验研究与理论分析相结合的方法，基于电液伺服实验系统与霍普金森压杆实验装置研究了单向连续GF/VE的静、动态力学行为，通过扫描电镜观测失效试件断口形貌，分析动态损伤演化，并构建含有损伤因子的本构模型。论文整体采取的研究思路如图1-6所示。图1-6研究思路结合研究思路，本文的主要研究内容分为以下六章：
【参考文献】：
期刊论文
[1]高性能玻璃纤维发展研究进展[J]. 高岩立,冀克俭,邓卫华,赵晓刚,李艳玲,刘元俊,邵鸿飞,周彤,华兰. 山东化工. 2020(05)
[2]复合材料在土木工程中的发展与应用[J]. 吴元成. 智能城市. 2020(02)
[3]E-玻璃纤维/乙烯基酯树脂复合材料拉伸与模态特性分析[J]. 韩巧丽,李汪灏,邢为特,张正,郭珊珊. 太阳能学报. 2020(01)
[4]玻璃纤维增强聚丙烯和环氧复合材料低速冲击损伤对比研究[J]. 骆传龙,倪爱清,王继辉,陈宏达,张韬. 玻璃钢/复合材料. 2019(10)
[5]多官能团端乙烯基酯-环氧树脂的性能[J]. 钱建华,黄锐,付建辉. 高分子材料科学与工程. 2019(10)
[6]风电叶片手糊成型环氧树脂体系的研究[J]. 王萍,李文可,刘鲜红. 天津科技. 2019(07)
[7]纤维增强树脂基复合材料固化工艺的发展[J]. 刘怡,朱光明. 中国塑料. 2018(06)
[8]塑料加工成型技术现状及研究进展[J]. 刘红燕. 合成树脂及塑料. 2017(06)
[9]碳纤维编织复合材料拉伸变形测量及声发射监测[J]. 张燕南,赵文政,雒新宇,庞艳荣,周伟. 工程塑料应用. 2017(08)
[10]金属基复合材料的制备方法及发展现状[J]. 赵鹏鹏,谭建波. 河北工业科技. 2017(03)
硕士论文
[1]含率相关非线性剪切关系的复合材料损伤模型[D]. 罗鹏.暨南大学 2018
[2]短切碳纤维/乙烯基酯树脂片状模塑料拉伸性能分析[D]. 江真.哈尔滨工业大学 2018
[3]长玻璃纤维增强聚丙烯复合材料模压成型工艺研究[D]. 胡章平.湖南大学 2015
[4]复合材料桨叶增强带缠绕成型技术与装备研究[D]. 周天一.大连理工大学 2015
[5]玻璃纤维增强复合材料加工机理研究及有限元分析[D]. 高鑫.江苏科技大学 2015
[6]玻璃纤维/聚脲复合材料的微观结构与力学性能研究[D]. 吴冲.哈尔滨工业大学 2013
[7]乙烯基酯树脂的固化特性的研究[D]. 赵新苓.内蒙古工业大学 2010
[8]Hopkinson压杆测试技术探讨[D]. 张智峰.哈尔滨工程大学 2005
本文编号：3228243
【文章来源】：安徽建筑大学安徽省
【文章页数】：70 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图1-3双酚A通用型乙烯基酯树脂典型通式相较于传统聚酯树脂，由于酯基没有存在于双酚A通用型乙烯基酯树脂的环氧
安徽建筑大学硕士学位论文第一章绪论-9-分子上的仲羟基可与含有羟基的材料（例如：玻璃纤维、芳纶纤维、超高分子量纤维）反应，改善复合的质量，使该种树脂在作为纤维增强复合材料基体时拥有更强的粘结力和更佳的浸润效果[47]。另外，由于通式两侧有不饱和双键结点的存才，使得材料在受到外部加载时，分子链具有一定伸缩性，起到吸收机械能与热冲击的效果，宏观表现为材料具有很强的抗冲击性能。随着化学技术的发展，双酚A通用型乙烯基树脂已在许多领域取代了双酚A型环氧树脂，是继双酚A型环氧树脂之后的又一类被广泛应用与研究的树脂。酚醛型环氧乙烯基酯树脂的热稳定性较高，经过固化加工后各方面性能的到进一步提高，具有优秀的耐热性、耐酸、耐碱、耐腐蚀性[48]。是用于制作满足EPA污染控制要的工业设备的最佳材料。其典型化学结构式如图1-4。图1-4酚醛环氧乙烯基酯树脂典型化学结构1.3.2玻璃纤维玻璃纤维是将废弃玻璃、玻璃球等作为原始材料，通过高温熔炼、制丝、纺纱、织布等处理手段进行加工制备而成，也属于无机非金属材料，其主要化学成分包括：二氧化硅、氧化铝、氧化钙、氧化硼、氧化镁、氧化钠等[49]，是第一种用来合成高分子复合材料的增强纤维。因其优秀的绝缘性，常被用于制作电绝缘产品；由于具有超高的比强度、刚度等力学行为和防水性，也常被用于制作复合材料，图1-5为分别为玻璃纤维纱与玻璃纤维棉实图。
安徽建筑大学硕士学位论文第一章绪论-11-领域应用优势基础设施制造桥梁、码头、栈桥、临水建筑、管道密度孝尺寸性好、增强性能优越汽车保险杠、发动机盖、仪表盘、驾驶舱韧性、耐腐蚀性、轻质高强、耐冲击性、耐磨性1.4本文的研究内容综述可见，单向连续GFRP在高应变率下的静、动态力学行为、失效形式以及细观组织损伤演化问题仍有待研究。尤其是不同应变率下的压缩力学行为的测试和表征工作尤为重要。本文采用实验研究与理论分析相结合的方法，基于电液伺服实验系统与霍普金森压杆实验装置研究了单向连续GF/VE的静、动态力学行为，通过扫描电镜观测失效试件断口形貌，分析动态损伤演化，并构建含有损伤因子的本构模型。论文整体采取的研究思路如图1-6所示。图1-6研究思路结合研究思路，本文的主要研究内容分为以下六章：
【参考文献】：
期刊论文
[1]高性能玻璃纤维发展研究进展[J]. 高岩立,冀克俭,邓卫华,赵晓刚,李艳玲,刘元俊,邵鸿飞,周彤,华兰. 山东化工. 2020(05)
[2]复合材料在土木工程中的发展与应用[J]. 吴元成. 智能城市. 2020(02)
[3]E-玻璃纤维/乙烯基酯树脂复合材料拉伸与模态特性分析[J]. 韩巧丽,李汪灏,邢为特,张正,郭珊珊. 太阳能学报. 2020(01)
[4]玻璃纤维增强聚丙烯和环氧复合材料低速冲击损伤对比研究[J]. 骆传龙,倪爱清,王继辉,陈宏达,张韬. 玻璃钢/复合材料. 2019(10)
[5]多官能团端乙烯基酯-环氧树脂的性能[J]. 钱建华,黄锐,付建辉. 高分子材料科学与工程. 2019(10)
[6]风电叶片手糊成型环氧树脂体系的研究[J]. 王萍,李文可,刘鲜红. 天津科技. 2019(07)
[7]纤维增强树脂基复合材料固化工艺的发展[J]. 刘怡,朱光明. 中国塑料. 2018(06)
[8]塑料加工成型技术现状及研究进展[J]. 刘红燕. 合成树脂及塑料. 2017(06)
[9]碳纤维编织复合材料拉伸变形测量及声发射监测[J]. 张燕南,赵文政,雒新宇,庞艳荣,周伟. 工程塑料应用. 2017(08)
[10]金属基复合材料的制备方法及发展现状[J]. 赵鹏鹏,谭建波. 河北工业科技. 2017(03)
硕士论文
[1]含率相关非线性剪切关系的复合材料损伤模型[D]. 罗鹏.暨南大学 2018
[2]短切碳纤维/乙烯基酯树脂片状模塑料拉伸性能分析[D]. 江真.哈尔滨工业大学 2018
[3]长玻璃纤维增强聚丙烯复合材料模压成型工艺研究[D]. 胡章平.湖南大学 2015
[4]复合材料桨叶增强带缠绕成型技术与装备研究[D]. 周天一.大连理工大学 2015
[5]玻璃纤维增强复合材料加工机理研究及有限元分析[D]. 高鑫.江苏科技大学 2015
[6]玻璃纤维/聚脲复合材料的微观结构与力学性能研究[D]. 吴冲.哈尔滨工业大学 2013
[7]乙烯基酯树脂的固化特性的研究[D]. 赵新苓.内蒙古工业大学 2010
[8]Hopkinson压杆测试技术探讨[D]. 张智峰.哈尔滨工程大学 2005
本文编号：3228243
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