国外低温复合材料贮箱渗漏性能研究进展

发布时间：2021-10-30 20:56

　　对低温复合材料贮箱渗漏性能的研究背景、最新发展方向、研究现状进行了概述,重点介绍了复合材料低温微裂纹特性、复合材料低温渗漏性能及其机理模型。研究表明:选用低模量碳纤维、减小树脂基体与碳纤维的线胀系数差别、协同提高树脂基体的低温韧性和强度、减少预浸料单层厚度、增大复合材料铺层角度,可以减少复合材料低温微裂纹,从而降低复合材料低温渗漏率。 

【文章来源】：宇航材料工艺. 2020,50(05)北大核心CSCD

【文章页数】：6 页

【部分图文】：

Space X公司制造的Φ12 m复合材料液氧贮箱

2005年，美国NASA兰利研究中心的EDWARD H.GLAESSGEN等人[11]研究了X-33三明治夹层结构复合材料低温贮箱在内压下失效的原因。作者通过典型层合板理论（CLT）给出了复合材料在低温冷却时的热残余应力公式和横向机械应力公式，并计算出了X-33内外蒙皮IM7/977-2层合板的横向热残余应力和横向机械应力，从而获得了内外蒙皮的总应力值。作者计算得出：内蒙皮中的应力足以引起微裂纹的形成，而外蒙皮中的应力则等于或小于微裂纹形成的门槛值。因此导致了液氢燃料渗过内蒙皮进入到蜂窝芯中。3 复合材料低温渗漏性能

对于X-33复合材料液氢贮箱，如果其他参数是常数，临界能量释放速率与模量成反比。因此，当冷却到低温时，模量增加，临界能力释放速率则降低。22、-196和-253℃下IM7/977-2的G1C值分别是231、160和142 J/m2。IM7/977-2层合板中微裂纹密度随拉伸应力的增加和温度的降低而明显增加。2004年，美国俄亥俄州大学SAMIT ROY等人[21]评估了由横向基体裂纹和分层形成的交互网络通道（图5）引起的渗漏。作者将一阶剪切层合板理论应用于5层和3层模型来预测分层裂纹开口距离。二维有限元分析证实了使用5层和3层模型得到的分层裂纹开口距离。作者使用适用于气体通过多孔介质的等温粘性流动的Darcy定律发展了预测碳环氧复合材料渗漏性的数学模型。使用该模型可以通过给定的分层长度、裂纹密度和载荷情况来计算正交层合板的渗漏性。

【参考文献】：
期刊论文
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[3]大型运载火箭低温复合材料贮箱设计研究进展[J]. 黄诚,雷勇军.  宇航材料工艺. 2015(02)
[4]纤维增强聚合物基复合材料的低温性能[J]. 刘康,汪荣顺,石玉美,顾安忠.  低温工程. 2006(05)
[5]纤维复合材料在低温容器内支撑结构中的应用[J]. 赵福祥,魏蔚,刘康,汪荣顺.  低温工程. 2005(03)
[6]新型复合材料液氧贮箱试验成功[J]. 赵颖,黄久忠.  导弹与航天运载技术. 2001(06)
[7]重复使用运载器贮箱的研制现状[J]. 夏德顺.  导弹与航天运载技术. 2001(02)



本文编号：3467416