碳纤维/环氧复合材料低温层间增韧研究

发布时间：2020-12-09 15:26

　　碳纤维增强树脂基复合材料(CFRPs)由于具有高比强度、高比模量、可设计性强、耐极端环境等优异性能而得到广泛的应用。可重复使用航天运载器(RLV)的研究是当前航天领域重要的发展趋势,作为运载器重要部件的低温液体推进剂贮箱体积和质量占比极大,设计轻质高强的贮箱对RLV减重效果明显,将高性能的CFRPs应用于低温贮箱具有极大的优势。然而由于复合材料层间主要靠基体传递载荷,而树脂基体高度交联的网络结构使得其较脆,从而导致复合材料层间断裂韧性较低,容易发生分层损伤,大大降低了CPRPs的综合性能。为了高层间韧性,常采用Z向增韧、界面改性、基体增韧、层间增韧等方法。其中,层间增韧方法在大幅升层间韧性的同时也能极大程度地保持材料的其他原有性能及原有工艺不变。因此,本文采用层间增韧的方法来高CPRPs的层间断裂韧性,并分析常温和低温下的增韧机理。将制备的具有不同形貌和分散性的纳米粒子均匀喷涂在预浸料表面,制备了复合材料层合板,并测试Ⅱ型层间断裂韧性。实验表明,常温下,Ⅱ型层间断裂韧性在适当的纳米粒子含量下都获得了高,这主要是因为纳米粒子在层间形成了有效吸收断裂能的微结构;而在低温下,纳米粒子的引入却... 

【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】：71 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
1 绪论
    1.1 课题背景及研究的目的和意义
    1.2 耐低温纤维增强树脂基复合材料研究现状
        1.2.1 耐低温树脂的研究
        1.2.2 增强纤维的研究
        1.2.3 界面性能的研究
        1.2.4 耐低温复合材料的整体研究及其应用
    1.3 纤维增强树脂基复合材料增韧方法
        1.3.1 基体增韧
        1.3.2 界面改性
        1.3.3 Z向增韧
        1.3.4 层间增韧
    1.4 本文的主要研究内容
2 实验与测试
    2.1 实验材料及设备
        2.1.1 实验材料
        2.1.2 实验设备
    2.2 纳米粒子制备及表征方法
        2.2.1 纳米粒子制备
        2.2.2 纳米粒子表征
    2.3 碳纤维/环氧复合材料制备及层间断裂韧性测试
        2.3.1 碳纤维/环氧复合材料制备
        2.3.2 常低温层间断裂韧性测试
3 常低温层间纳米粒子增韧研究
    3.1 引言
    3.2 无机纳米粒子表征
        3.2.1 傅里叶变换红外光谱（FTIR）
        3.2.2 X射线衍射（XRD）
        3.2.3 扫电子显微镜（SEM）和透射电子显微镜（TEM）
    3.3 层间纳米粒子增韧复合材料制备
    3.4 常温层间纳米粒子增韧研究
    3.5 低温层间纳米粒子增韧研究
    3.6 本章小结
4 常低温层间热塑性微米颗粒/无机纳米粒子协同增韧研究
    4.1 引言
    4.2 层间热塑性颗粒增韧
        4.2.1 层间热塑性颗粒增韧复合材料制备
        4.2.2 常温层间热塑性颗粒增韧研究
        4.2.3 低温层间热塑性颗粒增韧研究
    4.3 层间热塑性微米颗粒/无机纳米粒子协同增韧
        4.3.1 层间热塑性微米颗粒/无机纳米粒子协同增韧复合材料制备
        4.3.2 常温协同增韧研究
        4.3.3 低温协同增韧研究
    4.4 本章小结
5 层间增韧机理有限元分析
    5.1 引言
    5.2 层间增韧复合材料分析模型
        5.2.1 复合材料层合板本构模型
        5.2.2 Mori-Tanaka层间等效夹杂方法
        5.2.3 复合材料分层模拟策略
    5.3 常低温层间断裂韧性有限元分析
        5.3.1 计算模型
        5.3.2 Ⅱ型层间断裂韧性分析
        5.3.3 Ⅰ型层间断裂韧性分析
    5.4 本章小结
结论
展望
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：2907082