电热载荷作用下CFRP界面微观行为及性能研究

发布时间：2023-04-07 00:34

　　碳纤维/树脂基复合材料(CFRP)广泛应用于民用航空器结构,在服役期间会受到复杂环境的作用,其中低强度电流对CFRP的影响受到的关注较少。本文的研究目标是获取弱电流作用下碳纤维/环氧树脂的界面温度,获得电热作用下碳纤维/环氧树脂界面剪切强度和层压板结构冲击后压缩性能(CAI)的演变规律,通过对电热作用下界面应力和界面物化性能的分析,揭示了碳纤维/环氧树脂性能演变的机理。主要研究内容与结果如下:复合材料碳纤维/树脂界面相尺寸很小,电热作用下的界面温度无法直接获得。本文利用碳纤维的温敏特性,间接获得了碳纤维/树脂界面温度。单丝碳纤维加载电流在0⁸mA时,其界面温度变化范围为25²25℃。单丝断裂实验结果表明,电热作用下碳纤维单丝/环氧树脂复合体试样的界面剪切强度呈现先增大后减小的规律,拐点电流强度为6mA,此时界面温度达到140℃,界面剪切强度上升到62.39(±1.02)MPa,较未通电试样提高了22.50%。通过拉曼光谱G′峰的变化测得了电热作用下的碳纤维/树脂界面应力演变规律,发现电流为3mA,界面温度达到65℃时,界面压应力出现了由单调增...

【文章页数】：61 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章 绪论
    1.1 碳纤维增强树脂基复合材料在商用飞机中的应用
    1.2 碳纤维增强树脂基复合材料界面特性及表征
        1.2.1 碳纤维增强树脂基复合材料界面
        1.2.2 碳纤维增强树脂基复合材料界面的微观结构的表征
        1.2.3 碳纤维增强树脂基复合材料界面结合性能的表征
        1.2.4 碳纤维增强树脂基复合材料界面残余应力的表征
    1.3 碳纤维增强树脂基复合材料的电热特性
    1.4 本课题主要研究内容
第二章 试验及表征方法
    2.1 试验材料与仪器
    2.2 试样制备
        2.2.1 碳纤维单丝类试样
        2.2.2 碳纤维/环氧树脂界面组分混合试样
        2.2.3 碳纤维/环氧树脂层板试样
    2.3 电热作用试验
        2.3.1 碳纤维单丝类试样通电
        2.3.2 CFRP层板试样通电
    2.4 性能测试及表征
        2.4.1 CFRP界面应力表征
        2.4.2 CFRP界面物化性能表征
        2.4.3 CFRP力学性能表征
        2.4.4 CFRP形貌表征
第三章 电热作用对CFRP界面应力的影响
    3.1 碳纤维上浆的有效性及树脂基体耐温性
    3.2 电热作用下碳纤维单丝/环氧树脂复合体试样的界面温度
    3.3 拉曼光谱分析
    3.4 电热作用对碳纤维/环氧树脂复合材料界面应力的影响
    3.5 本章小结
第四章 电热作用对CFRP界面物化性能的影响
    4.1 碳纤维/环氧树脂复合材料的界面组分
    4.2 电热作用对碳纤维/环氧树脂复合材料界面物理性能的影响
    4.3 电热作用对碳纤维/环氧树脂复合材料界面化学结构的影响
    4.4 本章小结
第五章 电热作用对CFRP力学性能的影响
    5.1 电热作用下碳纤维/环氧树脂复合材料界面结合性能分析
    5.2 电热作用下碳纤维/环氧树脂层压板结构性能分析
        5.2.1 电热作用下碳纤维/环氧树脂层压板温度
        5.2.2 电热作用下碳纤维/环氧树脂层压板低速冲击试验分析
        5.2.3 电热作用下碳纤维/环氧树脂层压板受冲击后压缩性能分析
    5.3 本章小结
结论
致谢
参考文献
作者简介



本文编号：3784728