碳/芳纶混杂正交三向复合材料拉伸疲劳性能实验研究
发布时间：2021-10-11 19:13
碳／芳纶混杂正交三向复合材料既能充分利用正交三向结构整体性和稳定性好、抗分层、可设计性强等优点,又能充分发挥不同纤维材料的性能优势,克服了单一纤维复合材料某些性能弱点,在工程领域有极大应用潜力。复合材料构件在服役过程中大多数都会承受不同形式的循环交变载荷,产生疲劳损伤,损伤的积累与扩展会引起材料强度与刚度的急剧损失,大幅降低材料的力学性能和使用寿命而带来安全隐患甚至产生灾难性的后果。因此,本课题通过实验的方法对碳／芳纶混杂正交三向复合材料面内拉伸载荷和拉伸疲劳载荷作用下的力学响应、疲劳性能、结构效应以及损伤机理进行了研究,并与碳纤维和芳纶纤维正交三向复合材料力学性能进行对比分析,以期对于混杂复合材料及其构件的设计和应用提供理论依据。采用基于全场位移的数字图像相关（DIC）方法对四种正交三向复合材料进行了其材料级拉伸性能实验。实验结果表明,经纬纱采用碳纤维,Z向纱为芳纶纤维的混杂正交三向复合材料面内拉伸模量和断裂强度最大,断裂伸长率和泊松比较高；接下来的复合材料拉伸模量和强度从高到低依次是非混杂的碳纤维复合材料、经纬纱采用碳纤维和芳纶间隔排列的混杂复合材料和非混杂的芳纶纤维复合材料。因此...
【文章来源】：天津工业大学天津市
【文章页数】：65 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
1.1 引言
1.2 层合复合材料疲劳性能研究现状
1.3 三维织物增强复合材料疲劳性能研究现状
1.4 混杂纤维增强树脂基复合材料
1.4.1 混杂纤维增强树脂基复合材料含义与特点
1.4.2 混杂纤维增强树脂基复合材料组分及应用
1.4.3 混杂效应
1.5 课题研究目的和意义
1.6 课题主要研究内容
第二章 碳/芳纶混杂正交三向复合材料的设计与制备
2.1 实验原料
2.1.1 碳纤维
2.1.2 芳纶纤维
2.1.3 环氧树脂
2.2 正交三向织物设计与织造
2.2.1 正交三向织物设计
2.2.2 正交三向织物织造
2.3 复合成型工艺
2.4 正交三向复合材料表面和截面形态
第三章 织造过程对纤维束拉伸性能的影响
3.1 测试标准与方法
3.2 试样制备
3.3 测试结果与分析
第四章 碳/芳纶混杂正交三向复合材料经向拉伸性能
4.1 数字图像相关(DIC)方法概述
4.2 测试标准与方法
4.3. DIC试样制备
4.4 拉伸测试结果与分析
4.5 结论
第五章 碳/芳纶混杂正交三向复合材料拉伸疲劳性能
5.1 测试标准与方法
5.2 试样制备
5.3 拉伸疲劳性能测试结果与分析
5.3.1 疲劳寿命
5.3.2 疲劳测试力学响应
5.3.3 刚度退化
5.3.4 剩余强度和刚度
5.3.5 疲劳损伤机理
5.3.6 疲劳损伤模式
5.4 结论
第六章 总结与存在问题
6.1 总结
6.2 存在问题
参考文献
发表学术论文和参与科研工作情况
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]复合材料用三维机织物成型性的研究进展[J]. 徐艺榕,孙颖,韩朝锋,陈利,李嘉禄,潘宁. 纺织学报. 2014(09)
[2]超低温处理对T700碳纤维/环氧复合材料拉—压疲劳性能的影响[J]. 刘新,武湛君,蔡永超,王海瑞. 宇航学报. 2014(07)
[3]层层接结三维角联锁机织复合材料的三点弯曲疲劳破坏[J]. 姚瑶,金利民. 纤维复合材料. 2014(02)
[4]三维编织复合材料T型梁弯曲疲劳性能研究[J]. 张中伟,严静. 玻璃钢/复合材料. 2014(04)
[5]芳纶纤维的研究现状与进展[J]. 孔海娟,张蕊,周建军,马禹,滕翠青,余木火. 中国材料进展. 2013(11)
[6]三维正交机织复合材料低周弯曲疲劳力学性能有限元模拟[J]. 汪金花,方芳,杨格,吴利伟,孙宝忠. 复合材料学报. 2014(03)
[7]玻璃纤维增强树脂基复合材料拉-拉疲劳行为研究[J]. 梅端,王钧,李君明,司洪效. 玻璃钢/复合材料. 2013(02)
[8]含低速冲击损伤复合材料层合板剩余压缩强度及疲劳性能试验研究[J]. 朱炜垚,许希武. 复合材料学报. 2012(05)
[9]四步法三维编织复合材料弯曲疲劳行为实验研究[J]. 刘瑞强,赵强. 纤维复合材料. 2012(02)
[10]T700复合材料层合板拉-拉疲劳性能[J]. 王军,程小全,张纪奎,郦正能. 航空材料学报. 2012(03)
博士论文
[1]四步法三维编织复合材料弯曲疲劳性质及损伤演化有限元分析[D]. 吴利伟.东华大学 2014
[2]数字图像相关方法及其在材料力学性能测试中的应用[D]. 刘小勇.吉林大学 2012
[3]三维角联锁机织复合材料三点弯曲疲劳性能与结构效应[D]. 金利民.东华大学 2012
硕士论文
[1]数字图像相关（DIC）测量方法在材料变形研究中的应用[D]. 白晓虹.东北大学 2011
本文编号：3431091
【文章来源】：天津工业大学天津市
【文章页数】：65 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
1.1 引言
1.2 层合复合材料疲劳性能研究现状
1.3 三维织物增强复合材料疲劳性能研究现状
1.4 混杂纤维增强树脂基复合材料
1.4.1 混杂纤维增强树脂基复合材料含义与特点
1.4.2 混杂纤维增强树脂基复合材料组分及应用
1.4.3 混杂效应
1.5 课题研究目的和意义
1.6 课题主要研究内容
第二章 碳/芳纶混杂正交三向复合材料的设计与制备
2.1 实验原料
2.1.1 碳纤维
2.1.2 芳纶纤维
2.1.3 环氧树脂
2.2 正交三向织物设计与织造
2.2.1 正交三向织物设计
2.2.2 正交三向织物织造
2.3 复合成型工艺
2.4 正交三向复合材料表面和截面形态
第三章 织造过程对纤维束拉伸性能的影响
3.1 测试标准与方法
3.2 试样制备
3.3 测试结果与分析
第四章 碳/芳纶混杂正交三向复合材料经向拉伸性能
4.1 数字图像相关(DIC)方法概述
4.2 测试标准与方法
4.3. DIC试样制备
4.4 拉伸测试结果与分析
4.5 结论
第五章 碳/芳纶混杂正交三向复合材料拉伸疲劳性能
5.1 测试标准与方法
5.2 试样制备
5.3 拉伸疲劳性能测试结果与分析
5.3.1 疲劳寿命
5.3.2 疲劳测试力学响应
5.3.3 刚度退化
5.3.4 剩余强度和刚度
5.3.5 疲劳损伤机理
5.3.6 疲劳损伤模式
5.4 结论
第六章 总结与存在问题
6.1 总结
6.2 存在问题
参考文献
发表学术论文和参与科研工作情况
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]复合材料用三维机织物成型性的研究进展[J]. 徐艺榕,孙颖,韩朝锋,陈利,李嘉禄,潘宁. 纺织学报. 2014(09)
[2]超低温处理对T700碳纤维/环氧复合材料拉—压疲劳性能的影响[J]. 刘新,武湛君,蔡永超,王海瑞. 宇航学报. 2014(07)
[3]层层接结三维角联锁机织复合材料的三点弯曲疲劳破坏[J]. 姚瑶,金利民. 纤维复合材料. 2014(02)
[4]三维编织复合材料T型梁弯曲疲劳性能研究[J]. 张中伟,严静. 玻璃钢/复合材料. 2014(04)
[5]芳纶纤维的研究现状与进展[J]. 孔海娟,张蕊,周建军,马禹,滕翠青,余木火. 中国材料进展. 2013(11)
[6]三维正交机织复合材料低周弯曲疲劳力学性能有限元模拟[J]. 汪金花,方芳,杨格,吴利伟,孙宝忠. 复合材料学报. 2014(03)
[7]玻璃纤维增强树脂基复合材料拉-拉疲劳行为研究[J]. 梅端,王钧,李君明,司洪效. 玻璃钢/复合材料. 2013(02)
[8]含低速冲击损伤复合材料层合板剩余压缩强度及疲劳性能试验研究[J]. 朱炜垚,许希武. 复合材料学报. 2012(05)
[9]四步法三维编织复合材料弯曲疲劳行为实验研究[J]. 刘瑞强,赵强. 纤维复合材料. 2012(02)
[10]T700复合材料层合板拉-拉疲劳性能[J]. 王军,程小全,张纪奎,郦正能. 航空材料学报. 2012(03)
博士论文
[1]四步法三维编织复合材料弯曲疲劳性质及损伤演化有限元分析[D]. 吴利伟.东华大学 2014
[2]数字图像相关方法及其在材料力学性能测试中的应用[D]. 刘小勇.吉林大学 2012
[3]三维角联锁机织复合材料三点弯曲疲劳性能与结构效应[D]. 金利民.东华大学 2012
硕士论文
[1]数字图像相关（DIC）测量方法在材料变形研究中的应用[D]. 白晓虹.东北大学 2011
本文编号：3431091
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