环氧树脂及其复合材料的低温力学性能研究

发布时间：2021-06-24 01:02

　　随着航空航天工业的发展,针对飞行器的减重要求越来越高。作为运载器主要结构的推进剂贮箱体积大,质量占比高。因此发展高强度、低密度的轻型贮箱来满足减重的需要已成为航空航天工业的重要目标。碳纤维增强树脂基复合材料由于高比强度、高比模量、低密度等特点,是制备低温贮箱的首选材料之一。而低温贮箱需要同时承受低温和机械载荷的作用,对制作材料提出了严格要求,所以需要对复合材料及其组分在低温下的力学性能和损伤进行深入研究。本文对碳纤维增强树脂基复合材料的研究主要分为实验和数值模拟研究两块。实验部分通过低温环境试验系统测试双酚F环氧树脂及T700碳纤维增强环氧树脂基复合材料在室温和不同低温下的拉伸强度、压缩强度、弹性模量等力学性能（从-180°C到20°C）,并且运用应变计法测量树脂热膨胀系数。得到并分析温度变化尤其是低温对环氧树脂及复合材料热力学性能的影响规律。同时借助环境扫描电镜观察试样断口形貌,分析低温环境下的损伤机理。数值模拟部分主要是运用有限元分析软件ABAQUS建立多个有相同纤维体积分数的纤维随机分布的碳纤维环氧复合材料微观力学数值模型,通过利用实验测得环氧树脂低温热力学性能作为参数输入,预报... 

【文章来源】：大连理工大学辽宁省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：76 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
1 绪论
    1.1 研究背景及目的和意义
    1.2 树脂及其复合材料低温性能研究现状
        1.2.1 树脂低温性能研究现状
        1.2.2 环氧复合材料低温性能研究现状
    1.3 本文主要研究内容
2 树脂基体低温热力学性能测试
    2.1 试件制备
        2.1.1 实验原料
        2.1.2 制备过程
    2.2 实验过程
        2.2.1 力学实验
        2.2.2 热膨胀系数实验
    2.3 结果分析
        2.3.1 弹性模量
        2.3.2 拉伸强度
        2.3.3 压缩强度
        2.3.4 破坏形貌
        2.3.5 热膨胀系数
    2.4 本章小结
3 碳纤维环氧复合材料低温性能实验
    3.1 复合材料的制备
        3.1.1 复合材料成型工艺
        3.1.2 复合材料试样制备
    3.2 复合材料低温性能测试
    3.3 结果分析
        3.3.1 模量和强度
        3.3.2 破坏形貌
    3.4 本章小结
4 复合材料微观力学数值模型
    4.1 代表性体积单元
    4.2 有限元模型
    4.3 周期性边界条件
    4.4 材料模型
    4.5 本章小结
5 复材低温热残余应力、弹性性能及损伤分析
    5.1 热残余应力分析计算
        5.1.1 热残余应力分布规律
        5.1.2 热残余应力数据分析
        5.1.3 基体热膨胀系数对热残余应力的影响
    5.2 复合材料弹性性能预报
    5.3 常温及低温下损伤模拟研究
        5.3.1 常温横向拉伸
        5.3.2 低温横向拉伸
    5.4 本章小结
结论
参考文献
攻读硕士学位期间发表学术论文情况
致谢



本文编号：3246031