单纤维复合材料体系界面性能的实验研究与数值分析-论文.pdf

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1、第29卷第3期新型炭材料VO1．29No．32014年6月NEWCARB0NMATERIAI，SJun．2014文章编号：1007—8827(2014)03-0176一10单纤维复合材料体系界面性能的实验研究与数值分析郝建伟，肇研，罗云烽，王琰，陈达(1．北京航空航天大学材料科学与工程学院，北京100191；2．中国航空工业集团公司，北京100020；3．中航复合材料有限责任公司，北京101300)摘要：针对微脱黏测试建立细观力学模型，通过模拟纤维从树脂微滴中的拔出过程评价炭纤维增强双马树脂基复合材料的界面性能。为了

2、深入理解湿热环境对复合材料界面性能的影响．通过微脱黏方法测试不同湿热环境条件下炭纤维增强双马树脂基复合材料的界面剪切强度。结果表明，湿热老化会导致界面剪切强度下降，吸湿达到饱和后界面剪切强度也会趋于稳定。在实验的基础上，基于内聚力界面单元建立脱黏过程的数值模型以表征复合材料的界面特性，评价实验参数与界面特性的关系。微脱黏模型还为宏观力学性能的数值分析提供包括界面相在内的必要的实验参数。微脱黏测试的有限元分析表明刮刀夹持位置、热残余应力以及湿热条件均会对界面应力分布产生影响。关键词：微脱黏；炭纤维；湿热效应；界面剪切强

3、度；有限元分析中图分类号：TQ342．74文献标识码：A通讯作者：肇研，博士，教授．E，mal1：iennyzhaoyan@buaa．edu．cn作者简介：郝建伟，硕士，高级工程师．E—mail：haolianwei88@yahoo．com．cnExperimentsandfiniteelementsimulationofinterfacialpropertiesformonofilamentcompositesHAOJian．weir，ZHAOYan，LUOYun．feng。WANGYan，CHENDa，(1．Sc

4、hoolofMaterialsScienceandEngineering，BeihangUniversity，Beijing100191，China；2．AviationIndustryCorporationofChina，Beijing100020，China；3．AVICCompositesCorporation．Beifng101300．Cina)Abstract：Carbonfiher／bismaleimidecompositeshavereceivedincreasinginterest，owingtoth

5、eirexcellentproperties，especiallytheirtoughnessunderextremeworkingconditions．Weestablishedamicromechanicalmodelforafiniteelementsimulationofthemicro—droplettest，whichinvolvespullingacarbonfiberoutofabeadofmatrixusingtwomovingknivesactingonthebeadasscraperstoqua

6、ntifytheinterfacialprope~iesofcarbonfiberreinforcedbismaleimidecomposites．rrheinterfacialshearstrengthofcarbonfiber／bismaleimidecompositessubiectedtodifferenthydrothermalenvironmentswastestedbymicro—dropletmethodtoillus—tratetheimpactofmoistureabsorptionOllthei

7、rinterracialproperties．Hydrothermalagingcausedareductionofinterfacialshearstrength．whichleveledofwhentheimmersiontimeinwaterexceeded7daysat71℃．Anumericalsimulationofthedebondingprocesswasperformedbasedontheinterfacecohesiveelementdamagemodeltosimulatetheinterfa

8、cialpropertiesofthecompositeandtodeterminethecorrelationbetweenexperimentalparametersandinterfacialproperties．Thesimulationsuccessfullyprovidedes—sentia1parametersfornumeric