纤维金属3维复合材料力学性能研究

发布时间：2022-01-26 05:41

　　研究不同排列方式的纤维金属3维复合材料在不同方向上的力学性能和失效模式,对复合材料试样进行拉伸试验、三点弯曲试验及静态压入试验.拉伸试验表明[0°/0°]排列的复合材料在纤维方向上具有最高的拉伸模量、屈服强度及拉伸强度,而在垂直于纤维方向上具有很低的力学性能.[0°/90°]排列的复合材料由于其仅一侧纤维受拉,其力学性能相对较弱,且变形模式表现为试样的弯曲变形.[0°/0°]和[0°/90°]两种方式排列的复合材料的拉伸剪切性能差别较小.弯曲试验表明[0°/0°]排列方式的复合材料在纤维方向上的抗弯能力最高.静态压入试验表明,[0°/0°]和[0°/90°]的复合板具有近似的抗压入破坏能力.试样破坏模式显示,纤维金属3维复合材料未出现界面失效等结构性破坏,具有优良的界面强度. 

【文章来源】：北京理工大学学报. 2020,40(10)北大核心EICSCD

【文章页数】：8 页

【部分图文】：

真空辅助成型工艺

图1 真空辅助成型工艺表2 各试验中试样类型Tab.2 Sample type in each test 试验 切割方向 铺层排列方式 [0°/0°] [0°/90°] 拉伸试验 0° [0°/0°]0° [0°/90°]0° 45° [0°/0°]45° [0°/90°]45° 90° [0°/0°]90° [0°/90°]90° 三点弯曲试验 0° [0°/0°]0° [0°/90°]0° 90° [0°/0°]90° [0°/90°]90° 静态压入试验 [0°/0°] [0°/90°] 注:[0°/90°]0°和[0°/90°]90°试样在拉伸实验中属于同一种类型的试样,因此拉伸试验中只有5种试样

图4为3种试样拉伸试样后的变形/破坏模式以及拉伸破坏区域的局部图. 由图4看出,[0°/0°]0°试样的破坏模式是树脂开裂脱落,纤维束从基体中拔出断裂,铝合金也出现不同程度的扭曲断裂. [0°/90°]0°试样的破坏模式是基体发生断裂,其中0°的铺层中的纤维发生抽拔、断裂, 90°的铺层中纤维却未发生破坏. 另外拉伸后的 [0°/90°]0°试样整体呈现弯曲状态,这是因为纤维取向为0°的铺层破坏由纤维控制,90°的铺层破坏由基体控制,拉伸过程中两铺层不相等的应变导致试样整体会向90°铺层一侧弯曲,如图4(d)所示,由图可知,尽管两个铺层应变不相等,但金属和纤维之间却没有出现分层失效等结构性破坏,说明纤维金属3维复合材料具有良好的界面性. [0°/0°]90°试样由于所受的拉应力方向与纤维方向垂直导致纤维未受拉伸应力,因此试样的破坏模式表现为树脂和铝合金拉伸断裂,纤维未断裂,且断口方向和纤维方向一致.图4 三种试样的拉伸试验变形/破坏模式

【参考文献】：
期刊论文
[1]玄武岩纤维布增强不同树脂基体复合材料的制备与力学性能[J]. 杨智明,刘金旭,冯新娅,李树奎,王鑫磊.  北京理工大学学报. 2018(06)
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本文编号：3609925