x射线衍射法检测碳纤维增强树脂基复合材料应力研究

《x射线衍射法检测碳纤维增强树脂基复合材料应力研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、硕士学位论文X射线衍射法检测碳纤维增强树脂基复合材料应力研究STUDYONTHESTRESSOFCARBONFIBERREINFORCEDPOLYMERMATRIXCOMPOSITEBYXRAYDIFFRACTION陈子羿哈尔滨工业大学2015年6月国内图书分类号：TB332学校代码：10213国际图书分类号：66.03密级：公开工学硕士学位论文X射线衍射法检测碳纤维增强树脂基复合材料应力研究硕士研究生：陈子羿导师：张宇民教授申请学位：工学硕士学科：材料学所在单位：航天学院答辩日期：2015年6月授予学位单位：哈尔滨工业大学

2、ClassifiedIndex:TB332U.D.C:66.03DissertationfortheMasterDegreeinEngineeringSTUDYONTHESTRESSOFCARBONFIBERREINFORCEDPOLYMERMATRIXCOMPOSITEBYXRAYDIFFRACTIONCandidate：ChenZiyiSupervisor：Prof.ZhangYuminAcademicDegreeAppliedfor：MasterofEngineeringSpeciality：MaterialsScie

3、nceAffiliation：SchoolofAstronauticsDateofDefence：June,2015Degree-Conferring-Institution：HarbinInstituteofTechnology哈尔滨工业大学工学硕士学位论文摘要复合材料由于其优异的力学性能，逐步在航空工业中用做承力件。在复合材料的使用过程中产生过大的应力往往会使其失效，频繁的更换部件又会影响成本。因此，对复合材料在役构件的应力变化值进行实时检测对航空工业有着重要的意义。由于使用X射线应力检测仪无法直接得到复合材料的残余应力

4、。采用在复合材料表面粘贴一层介质，通过检测介质的残余应力和加载后介质应力的大小，得到加载过程中介质的应力变化值。根据推导得到的介质与复合材料应力变化值关系计算得出复合材料表面的应力变化值。分别选择直径为0.03mm的不锈钢丝薄膜和厚度为0.025mm的铝箔作为介质，检测其残余应力。结果表明，在不锈钢丝间距为0.5mm处，得到不锈钢丝的主应力为-69.64±13.63MPa。并先后两次验证确定不锈钢丝残余应力的稳定性。然而，当不锈钢丝与树脂胶复合后，其残余应力数值分布由-240.4MPa~249.3MPa。结果差异较大的原因是

5、由于不锈钢丝直径过细，树脂胶在固化过程中对不锈钢丝的力学性能影响极大，影响不锈钢丝应力结果的稳定性。用X射线应力检测仪对铝箔进行残余应力检测时，发现在保证铝箔表面平整的同时，对其采用适当的退火工艺，可以得到铝箔稳定的残余应力值。在-110Pa的真空条件下，使铝箔在一个半小时内升温至250℃，保温十个小时之后，再使铝箔随退火炉进行冷却。对其进行应力检测，得到铝箔的主应力为-42.93MPa~-7.57MPa，结果稳定。分别对复合材料底部施加300N、600N、900N、1200N和1500N的载荷，检测铝箔-树脂基复合材料表面

6、的应力值，根据推导得出的复合材料与铝箔应力变化值的数值关系，计算得到复合材料表面在不同载荷下的应力变化值。使用ANSYS软件对表面粘贴有铝箔的复合材料加载过程进行数值模拟，将铝箔部分数值模拟结果与实验中铝箔的第10点应力变化值进行比较，发现其大体相符。当复合材料受到载荷越大时，实验与模拟所得到的应力检测结果相差越小。复合材料加载过程中实验影响因素过多，会有异常点的出现。对复合材料加载过程中，其应力值的变化进行模拟，有助于排除应力检测过程中出现的异常点。关键词：复合材料；介质；加载；应力值变化I哈尔滨工业大学工学硕士学位论文A

7、bstractBecauseofitsmechanicalproperties,thecompositematerialsaregraduallyusedinaviationindustryforbearingcapacity.Intheprocessoftheuseofcompositematerial,thestresstendstofail,andthereplacementpartsoftenaffectthecost.Therefore,thereal-timedetectionofthestresschangeo

8、fthecompositematerialinservicehasimportantsignificancefortheaviationindustry.TheresidualstressofthecompositewasnotdirectlyobtainedbytheXraystress