铺层角度对碳纤维/形状记忆环氧树脂层合板形状回复性能的影响
发布时间：2021-12-30 15:25
对不同铺层角度的碳纤维/环氧树脂形状记忆复合材料（SMC）层合板的弯曲回复性能进行了研究。结果表明,[±θ]s铺层方式的SMC层合板的形状回复率、回复力均随着铺层角度增大而减小,回复时间随着铺层角度增大而增大,其中铺层角度增大至45°后,回复时间开始出现大幅的增加,铺层角度增大至60°后,回复率开始出现大幅的降低。对SMC层合板进行了15次的赋形-回复循环过程,发现不同铺层角度SMC层合板均能保持较稳定的形状记忆回复率和回复时间。但在铺层角度030°的范围内,层合板的形状回复力随着铺层角度增大而减小。最后分析了不同铺层角度SMC层合板的局部损伤,结果表明,[0]4和[±15]s铺层方式的SMC层合板基体已达到了其极限剪切应变,基体发生严重破坏,并且会随着赋形次数的增加而加剧。
【文章来源】：材料导报. 2017,31(20)北大核心EICSCD
【文章页数】：6 页
【部分图文】：
图１回复率和回复力测试原理示意图Ｆｉｇ．１Ｓｃｈｅｍａｔｉｃｄｉａｇｒａｍｏｆｔｅｓｔｐｒｉｎｃｉｐｌｅｆｏｒｒｅｃｏｖｅｒｙ
复合材料的形状回复率会有所降低。可见，铺层角度的增大可降低此种铺层方式层合板的回复率，铺层角度增大至６０°后，此现象更为明显。图２不同铺层角度ＳＭＣ的回复率随赋形次数增加的变化曲线Ｆｉｇ．２ＶａｒｉａｔｉｏｎｓｏｆｒｅｃｏｖｅｒｙｒａｔｉｏｗｉｔｈｓｈａｐｉｎｇｓｅｘｐｅｒｉｅｎｃｅｄｆｏｒｄｉｆｆｅｒｅｎｔｐｌｙａｎｇｌｅｓＳＭＣｌａｍｉｎａｔｅｓ另外，不同铺层角度ＳＭＣ层合板的回复率随着赋形－回复循环次数（１５次）的增加并没有出现明显的降低或大幅的波动（保持较低的离散率），即该形状记忆复合材料在多次赋形－回复循环过程中均能保持稳定形状记忆回复率。２．２铺层角度对形状记忆回复力的影响图３为不同铺层角度ＳＭＣ层合板第一次弯曲赋形－回复过程中的回复力变化曲线。图３不同铺层角度ＳＭＣ层合板在回复过程中的回复力变化曲线Ｆｉｇ．３ＶａｒｉａｔｉｏｎｓｏｆｒｅｃｏｖｅｒｙｆｏｒｃｅｉｎｔｈｅｒｅｃｏｖｅｒｙｐｒｏｃｅｓｓｆｏｒＳＭＣｌａｍｉｎａｔｅｓｗｉｔｈｄｉｆｆｅｒｅｎｔｐｌｙａｎｇｌｅｓ由图３可知，在一次赋形－回复过程中，形状回复力在回复初始时处于最大值，然后随着回复角度的增大逐渐减校当形状完全回复时，回复力趋于零。这是因为材料的形状回复力源于赋形时材料所冻结的能量，因此变形越大，储存的能量越大，在相同条件下所释放的能量也越大。对比不同铺层角度ＳＭＣ层合板的回复力，可以发现，铺层角度的增加明显减小了该铺层结构层合板的回复力。这是因为不同铺层角度ＳＭＣ层合板的弯曲刚度不同，从而导致在同一弯曲曲率时的弯矩不同。其中［±１５］ｓ和［±３０］ｓ铺层
不同铺层角度ＳＭＣ的回复率随赋形次数增加的变化曲线Ｆｉｇ．２ＶａｒｉａｔｉｏｎｓｏｆｒｅｃｏｖｅｒｙｒａｔｉｏｗｉｔｈｓｈａｐｉｎｇｓｅｘｐｅｒｉｅｎｃｅｄｆｏｒｄｉｆｆｅｒｅｎｔｐｌｙａｎｇｌｅｓＳＭＣｌａｍｉｎａｔｅｓ另外，不同铺层角度ＳＭＣ层合板的回复率随着赋形－回复循环次数（１５次）的增加并没有出现明显的降低或大幅的波动（保持较低的离散率），即该形状记忆复合材料在多次赋形－回复循环过程中均能保持稳定形状记忆回复率。２．２铺层角度对形状记忆回复力的影响图３为不同铺层角度ＳＭＣ层合板第一次弯曲赋形－回复过程中的回复力变化曲线。图３不同铺层角度ＳＭＣ层合板在回复过程中的回复力变化曲线Ｆｉｇ．３ＶａｒｉａｔｉｏｎｓｏｆｒｅｃｏｖｅｒｙｆｏｒｃｅｉｎｔｈｅｒｅｃｏｖｅｒｙｐｒｏｃｅｓｓｆｏｒＳＭＣｌａｍｉｎａｔｅｓｗｉｔｈｄｉｆｆｅｒｅｎｔｐｌｙａｎｇｌｅｓ由图３可知，在一次赋形－回复过程中，形状回复力在回复初始时处于最大值，然后随着回复角度的增大逐渐减校当形状完全回复时，回复力趋于零。这是因为材料的形状回复力源于赋形时材料所冻结的能量，因此变形越大，储存的能量越大，在相同条件下所释放的能量也越大。对比不同铺层角度ＳＭＣ层合板的回复力，可以发现，铺层角度的增加明显减小了该铺层结构层合板的回复力。这是因为不同铺层角度ＳＭＣ层合板的弯曲刚度不同，从而导致在同一弯曲曲率时的弯矩不同。其中［±１５］ｓ和［±３０］ｓ铺层的层合板的形状回复力不符合上述规律，这是由于［±１５］ｓ铺层的层合板折弯处出现了比［±３０］ｓ层合板更严重的局部损伤［１８
【参考文献】：
期刊论文
[1]铺层角度对形状记忆复合材料层合板性能的影响[J]. 陈巧峰,李文晓,房光强,彭福军. 工程塑料应用. 2014(04)
[2]单向EMC层合板折叠变形时面内/面外屈曲形式的判据[J]. 熊志远,王正道,李豫彰,李郑发,畅若妮. 工程力学. 2010(06)
博士论文
[1]形状记忆聚合物复合材料折叠变形机理的研究[D]. 熊志远.北京交通大学 2010
硕士论文
[1]新型形状记忆环氧树脂的二次固化研究[D]. 石晗.哈尔滨工业大学 2011
[2]基于形状记忆复合材料的展开天线设计[D]. 程清.哈尔滨工业大学 2011
[3]形状记忆环氧树脂的制备及性能研究[D]. 赖学平.哈尔滨工业大学 2007
本文编号：3558477
【文章来源】：材料导报. 2017,31(20)北大核心EICSCD
【文章页数】：6 页
【部分图文】：
图１回复率和回复力测试原理示意图Ｆｉｇ．１Ｓｃｈｅｍａｔｉｃｄｉａｇｒａｍｏｆｔｅｓｔｐｒｉｎｃｉｐｌｅｆｏｒｒｅｃｏｖｅｒｙ
复合材料的形状回复率会有所降低。可见，铺层角度的增大可降低此种铺层方式层合板的回复率，铺层角度增大至６０°后，此现象更为明显。图２不同铺层角度ＳＭＣ的回复率随赋形次数增加的变化曲线Ｆｉｇ．２ＶａｒｉａｔｉｏｎｓｏｆｒｅｃｏｖｅｒｙｒａｔｉｏｗｉｔｈｓｈａｐｉｎｇｓｅｘｐｅｒｉｅｎｃｅｄｆｏｒｄｉｆｆｅｒｅｎｔｐｌｙａｎｇｌｅｓＳＭＣｌａｍｉｎａｔｅｓ另外，不同铺层角度ＳＭＣ层合板的回复率随着赋形－回复循环次数（１５次）的增加并没有出现明显的降低或大幅的波动（保持较低的离散率），即该形状记忆复合材料在多次赋形－回复循环过程中均能保持稳定形状记忆回复率。２．２铺层角度对形状记忆回复力的影响图３为不同铺层角度ＳＭＣ层合板第一次弯曲赋形－回复过程中的回复力变化曲线。图３不同铺层角度ＳＭＣ层合板在回复过程中的回复力变化曲线Ｆｉｇ．３ＶａｒｉａｔｉｏｎｓｏｆｒｅｃｏｖｅｒｙｆｏｒｃｅｉｎｔｈｅｒｅｃｏｖｅｒｙｐｒｏｃｅｓｓｆｏｒＳＭＣｌａｍｉｎａｔｅｓｗｉｔｈｄｉｆｆｅｒｅｎｔｐｌｙａｎｇｌｅｓ由图３可知，在一次赋形－回复过程中，形状回复力在回复初始时处于最大值，然后随着回复角度的增大逐渐减校当形状完全回复时，回复力趋于零。这是因为材料的形状回复力源于赋形时材料所冻结的能量，因此变形越大，储存的能量越大，在相同条件下所释放的能量也越大。对比不同铺层角度ＳＭＣ层合板的回复力，可以发现，铺层角度的增加明显减小了该铺层结构层合板的回复力。这是因为不同铺层角度ＳＭＣ层合板的弯曲刚度不同，从而导致在同一弯曲曲率时的弯矩不同。其中［±１５］ｓ和［±３０］ｓ铺层
不同铺层角度ＳＭＣ的回复率随赋形次数增加的变化曲线Ｆｉｇ．２ＶａｒｉａｔｉｏｎｓｏｆｒｅｃｏｖｅｒｙｒａｔｉｏｗｉｔｈｓｈａｐｉｎｇｓｅｘｐｅｒｉｅｎｃｅｄｆｏｒｄｉｆｆｅｒｅｎｔｐｌｙａｎｇｌｅｓＳＭＣｌａｍｉｎａｔｅｓ另外，不同铺层角度ＳＭＣ层合板的回复率随着赋形－回复循环次数（１５次）的增加并没有出现明显的降低或大幅的波动（保持较低的离散率），即该形状记忆复合材料在多次赋形－回复循环过程中均能保持稳定形状记忆回复率。２．２铺层角度对形状记忆回复力的影响图３为不同铺层角度ＳＭＣ层合板第一次弯曲赋形－回复过程中的回复力变化曲线。图３不同铺层角度ＳＭＣ层合板在回复过程中的回复力变化曲线Ｆｉｇ．３ＶａｒｉａｔｉｏｎｓｏｆｒｅｃｏｖｅｒｙｆｏｒｃｅｉｎｔｈｅｒｅｃｏｖｅｒｙｐｒｏｃｅｓｓｆｏｒＳＭＣｌａｍｉｎａｔｅｓｗｉｔｈｄｉｆｆｅｒｅｎｔｐｌｙａｎｇｌｅｓ由图３可知，在一次赋形－回复过程中，形状回复力在回复初始时处于最大值，然后随着回复角度的增大逐渐减校当形状完全回复时，回复力趋于零。这是因为材料的形状回复力源于赋形时材料所冻结的能量，因此变形越大，储存的能量越大，在相同条件下所释放的能量也越大。对比不同铺层角度ＳＭＣ层合板的回复力，可以发现，铺层角度的增加明显减小了该铺层结构层合板的回复力。这是因为不同铺层角度ＳＭＣ层合板的弯曲刚度不同，从而导致在同一弯曲曲率时的弯矩不同。其中［±１５］ｓ和［±３０］ｓ铺层的层合板的形状回复力不符合上述规律，这是由于［±１５］ｓ铺层的层合板折弯处出现了比［±３０］ｓ层合板更严重的局部损伤［１８
【参考文献】：
期刊论文
[1]铺层角度对形状记忆复合材料层合板性能的影响[J]. 陈巧峰,李文晓,房光强,彭福军. 工程塑料应用. 2014(04)
[2]单向EMC层合板折叠变形时面内/面外屈曲形式的判据[J]. 熊志远,王正道,李豫彰,李郑发,畅若妮. 工程力学. 2010(06)
博士论文
[1]形状记忆聚合物复合材料折叠变形机理的研究[D]. 熊志远.北京交通大学 2010
硕士论文
[1]新型形状记忆环氧树脂的二次固化研究[D]. 石晗.哈尔滨工业大学 2011
[2]基于形状记忆复合材料的展开天线设计[D]. 程清.哈尔滨工业大学 2011
[3]形状记忆环氧树脂的制备及性能研究[D]. 赖学平.哈尔滨工业大学 2007
本文编号：3558477
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