复合材料吸湿行为与力学性能研究

发布时间：2017-06-25 10:15

  本文关键词：复合材料吸湿行为与力学性能研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：复合材料在航空航天飞行器结构中的应用越来越普遍,然而,复合材料受湿热环境、冲击环境和老化环境的影响较大。随着国产复合材料的大力发展,针对飞机用复合材料的湿热性能以及损伤阻抗性能的研究显得尤为重要。本文对国产复合材料的吸湿特性与力学特性进行了探索。通过恒温水浸试验,分析了水浸温度对吸湿参数的影响。通过湿热条件下复合材料的弯曲、压缩试验,研究了复合材料的力学性能变化及断口形貌变化等。利用落锤冲击和冲击后压缩试验探讨了冲击能量与损伤特性及剩余强度的关系,并对层压板冲击后的外观损伤形貌和压缩后的破坏模式进行了观察分析。首先,进行复合材料的60℃、70℃、80℃恒温水浸吸湿试验,绘制不同水浸温度下的吸湿曲线。由吸湿曲线分别求出了各水浸温度下的扩散系数和平衡吸湿率以及它们与水浸温度的关系,再结合Arrhenius关系和Fick定律,从而得到了反映此复合材料在任意水浸温度下吸湿行为的吸湿模型。其次,采用不同温度下的三点弯曲测试方法,对湿热条件下复合材料的弯曲特性进行研究,分析其断口形貌变化、动态力学性能变化以及其加载曲线。此外,采用联合加载方法对复合材料进行压缩试验,探讨了湿热条件下的压缩性能变化规律。通过对干、湿态试样进行多个温度下的试验,分析了材料在不同湿热条件下的破坏模式。最后,对复合材料层压板进行不同能量的低速冲击和冲击后压缩试验,探讨了表面凹坑深度、损伤面积、剩余强度与冲击能量的关系,对压缩后的层压板断口进行了观察,分析不同等级损伤对压缩失效特征的影响。
【关键词】：复合材料 吸湿模型 湿热环境 力学性能 冲击后压缩
【学位授予单位】：沈阳航空航天大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TB33
【目录】：

• 摘要6-7
• Abstract7-11
• 第1章 绪论11-19
• 1.1 复合材料发展及应用11-13
• 1.1.1 复合材料的发展概述11
• 1.1.2 复合材料的优越性11-12
• 1.1.3 复合材料的应用12-13
• 1.2 复合材料吸湿研究现状13-15
• 1.2.1 复合材料吸湿机理研究13-15
• 1.2.2 复合材料吸湿方法15
• 1.2.3 复合材料中的水分扩散特性预估15
• 1.3 复合材料湿热老化研究现状15-16
• 1.4 碳纤维树脂基复合材料层压板冲击后压缩研究现状16-17
• 1.5 主要研究内容17-19
• 第2章 试验材料与试验方法19-35
• 2.1 试验材料19
• 2.2 试验设备19
• 2.3 试验方法19-35
• 2.3.1 恒温水浴浸泡法吸湿试验19-20
• 2.3.2 湿热箱法吸湿试验20-21
• 2.3.3 扫描电子显微镜（SEM）观察21-22
• 2.3.4 三维显微系统观察22
• 2.3.5 动态力学性能试验22-23
• 2.3.6 复合材料在静载下的力学性能试验23-29
• 2.3.7 含损伤复合材料在静载下的力学性能试验29-35
• 第3章 碳纤维复合材料吸湿规律研究35-43
• 3.1 不同水浸温度下的复合材料吸湿规律35-37
• 3.2 水浸温度与平衡吸湿率的关系37-38
• 3.3 水浸温度与扩散系数的关系38-39
• 3.4 吸湿计算模型的建立39-40
• 3.5 吸湿计算模型的验证40-42
• 3.6 本章小结42-43
• 第4章 碳纤维复合材料层压板静载作用下的失效行为43-53
• 4.1 湿热条件下复合材料的弯曲性能变化43-48
• 4.1.1 复合材料弯曲性能分析43-45
• 4.1.2 载荷—位移曲线分析45-46
• 4.1.3 弯曲断口形貌分析46-47
• 4.1.4 纤维和基体状态分析47-48
• 4.2 湿热条件下复合材料的压缩性能变化48-50
• 4.2.1 复合材料压缩性能分析48-49
• 4.2.2 压缩断口形貌分析49-50
• 4.3 动态力学性能分析50-51
• 4.4 本章小结51-53
• 第5章 复合材料层压板冲击载荷下的失效研究53-60
• 5.1 复合材料的低速冲击损伤53-56
• 5.1.1 目视检测54-55
• 5.1.2 超声C扫描无损检测55-56
• 5.2 冲击后压缩强度56-59
• 5.3 本章小结59-60
• 结论60-63
• 参考文献63-67
• 致谢67-68
• 攻读硕士期间发表（含录用）的学术论文68

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前9条

1 孟江燕;王云英;向东东;丁祖群;李超;;湿热环境对T700/5429弯曲和面内压缩强度的影响[J];宇航材料工艺;2012年05期

2 曹素;王波;矫桂琼;;T700/9916复合材料层合板恒温吸湿行为研究[J];航空材料学报;2012年02期

3 屈天骄;郑锡涛;范献银;郑晓霞;;复合材料层合板低速冲击损伤影响因素分析[J];航空材料学报;2011年06期

4 崔海超;马宏毅;闫丽;安学锋;益小苏;;T700/6421复合材料层板低速冲击后损伤特性[J];材料工程;2009年S2期

5 林智育;许希武;;复合材料层板低速冲击后剩余压缩强度[J];复合材料学报;2008年01期

6 杜善义;;先进复合材料与航空航天[J];复合材料学报;2007年01期

7 吕小军;张琦;马兆庆;许俊华;肖文萍;;湿热老化对碳纤维/环氧树脂基复合材料力学性能影响研究[J];材料工程;2005年11期

8 过梅丽,肇研,谢令;航空航天结构复合材料湿热老化机理的研究[J];宇航材料工艺;2002年04期

9 沈真,陈普会,刘俊石,史庆起;含缺陷复合材料层压板的压缩破坏机理[J];航空学报;1991年03期

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本文编号：481768