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1、碳纤维增强环氧树脂复合材料在水中老化后的力学性能与破坏机理,,’,马婷婷白树林罗瑞盈,,北京大学工学院力学与空天技术系北京,,北京航空航天大学理学院物理系北京仪摘要对破纤维增强环氧树脂复合材料在经过水中老化后的力学性能和破坏机理进。“,土“,。行了研究完成了三组拉伸试件含中心孔通过使用扫描电镜观刚,。,了试样的破坏断口分析了这种复合材料老化后力学性能的变化规律结果表明老化后基,,。体变软纤维和基体之间的私合作用变弱使得复合材料的力学性能降低关键词破纤维环氧树脂复合材料力学性能水中老化破坏机理引言,、。,碳纤维增强复合材料具
2、有很多优良胜质例如高强度耐腐蚀基于这些特性碳纤维复合材料被广泛,、。应用于耐高温结构例如航天飞机和赛车的制动系统火箭尾喷管等复合材料在实际应用中会受到各种各,。,样因素的单独或共同作用其中最主要的是承受载荷和环境因素的影响特别是湿度对复合材料的影响尤,。为重要因为大气中的湿度是不可忽略的’,澎等人研究了吸收水分对尼龙纤维增强环氧树脂复合材料拉伸疲劳力学行为的影响发现吸收,,。,一‘水分弱化了纤维基体界面强度并且引起基体内充水导致静态拉伸强度和疲劳强度降低其他作者〔在研究碳,,纤维增强复合材料老化问题时也发现吸收水分使环氧树脂基体材料的性能降低从而导致复合材料。
3、’〕,的性能降低和比较了碳纤维增强环氧树脂复合材料和掺人粒子后在℃和。,℃下的吸湿行为不同尺度的粒子使得材料的吸湿性能受到影响从而改善吸收水分降低层间剪。,、和〔〕切强度在的实验中由不同的纤维碳纤维玻璃纤维和聚醋纤维增强的环氧树脂复合材料被,,,,浸在℃和℃的海水中所有试件的质量增加等效弯曲模量降低弯曲损失因子升高碳纤维增。’。强材料受到的影响最小和仁还将一些纤维增强的环氧树脂和聚醚醚酮暴露在蒸汽中结果,。表明蒸汽导致的破坏程度与基体的种类有关说和〕
4、测试了碳纤维环氧树脂复合材料开口而,,试件的静态和疲劳性能电镜照片描述了疲劳断口比静态断口呈现更多的碎片疲劳破坏后裂纹尖端比静态。破坏的更圆滑。本文研究了碳纤维增强环氧树脂复合材料在℃水中老化刃后的力学性能和破坏机理通过拉,。伸实验和显微观测揭示了老化对力学行为的影响机理实验过程老化试验。,一本研究的材料为竹复合材料复合材料制件在使用环境条件下通常在或更长一些。,,,时间达到最大吸湿量在使用环境中复合材料既有吸湿过程又存在脱湿条件和过程要达到饱和吸湿量。,。,,是很困难的因此实验中采取了加速老化技术但是当通过浸泡来积累老化过程时温度必
5、须保持在低,。于树脂玻璃转变温度以避免不可逆转的破坏膨胀和断裂这种破坏将改变材料的吸湿性能,试件在投放加速老化试验环境之前均进行工程干态处理即试件经℃烘干处理达到脱湿速率稳定在本项目得到北京大学工程研究院的赞助。,、、、、、。《侧!《洲每天质量损失不大于然后在℃环境下和周期《减。。条件下进行加速老化试验最后测定老化后试样的质量,加速老化试验设备为天津三环公司产电热恒温水浴箱常熟衡器公司产电子分析天平和重庆试验一。设备厂产的电脑控制湿热箱力学性能试验和显微观测,,。,,试样
6、在老化后利用仆试验机进行了常温拉伸试验具体试验内容见表试验后取断口试样。然后在一扫描电镜下进行断口观测衰复合材料层压板加速老化后试脸项目和方法试验项目数试验标准。如拉伸组根一土拉伸组根一名开孔拉伸!组根一实验结果吸湿试验结果,试样浸泡到时刻的吸水率巩用下式计算即收一始二叽叽《巩始叽。‘》。式中叽为试样工程干态后质量毗为试样在水中浸泡到时刻的质量,。,,根据数据结果绘出吸湿曲线见图试样经过浸泡!后其质量基本不再发生变化说明试样中。的水分已趋
7、于饱和炙沃以洲比图竹的!复合材料侧洲吸湿曲线力学性能试验结果,拉伸实验结果“。,。图给出拉伸应力一应变关系拉伸行为呈直线直至断裂不同老化时间的斜率稍有差别从图。,,可以看出拉伸模量在很小的范围内波动图的结果表明随着老化时间的增长拉伸强度的平均值呈下降,,,,,趋势与原始的拉伸强度值相比《叉戊旧《旧侧老化材料的拉伸强度的平均值分别下降了,,,,,。由于纤维方向与载荷方向
