环氧泡沫及其夹芯结构力学性能研究

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3、声明本人郑重声明；所呈交的学位论文是本人在导师的指导下独立完成的。除文中己经注明引用的内容外，本论文不包含其他个人或集体用已经过发表或撰写过的作品或成果，也不包含本人为获得其他学位而使行的成果。对本文研究做出重要贡献的个人或集体均己在论文中进了说明并表示谢意。本声明的法律后果由本人承担。论文作者签名；芳渡早ＺＷ《年３月化日分类号密级公开UDC学位论文题目：环氧泡沫及其夹芯结构力学性能研究研究生姓名：方路平学科专业名称：材料学研究方向：聚合物基复合材料论文类型：基础研究申请学位：工学硕士指

4、导教师姓名：陆春指导教师职称：副教授指导教师单位：沈阳航空航天大学论文提交日期：2016年01月08日论文答辩日期：2016年03月11日沈阳航空航天大学2016年03月SHENYANGAEROSPACEUNIVERSITYTHESISFORMASTER’SDEGREESTUDYONTHEMECHANICALPROPERTIESOFEPOXYFOAMANDSANDWICHSTRUCTURECandidate：LupingFangSupervisor：ChunLuSpecialty:MaterialScienceDate

5、:March2016沈阳航空航天大学硕士学位论文摘要复合材料夹芯结构由于具有质轻、高强的特征在航空航天、交通运输、建筑、船舶等领域有着广泛的用途。但复合材料夹芯结构也有其缺点，比如强度有限、对冲击载荷非常敏感，破坏模式比较复杂。因此研究复合材料夹芯结构的弯曲性能以及冲击损伤具有非常重要的意义。本文首先制备一种环氧树脂泡沫，研究发泡温度对环氧树脂泡沫的影响。随着发泡温度的升高，气体成核数目减少，泡孔密度会降低，泡孔平均尺寸会增大，泡沫密度降低。但当温度过高时气泡数目过高时，气泡数目过少，树脂基体处于欠发泡状态，可能会烧焦

6、。将泡沫的压缩强度、压缩模量，拉伸强度、拉伸模量当作是泡沫密度的函数，在本文研究范围内，根据数据拟合出压缩强度、压缩模量、拉伸强度、拉伸模量与密度的关系为：X=1.55×10×ρ.,E=5.80×10×ρ.,X=1.49×10×ρ.,E=3.76×10×ρ.实验数据与拟合结果具有较好的相关性。设计帽型、泡型、工字型三种夹芯结构，并对其弯曲测试。结果表明：帽型夹芯结构具有相对较高的弯曲刚度和抗弯载荷。三种夹芯结构可以看到不同的破坏模式：帽型夹芯结构可以看到面板破裂，芯子剪切破坏，面板翘曲三种破坏模式，而泡型，工字型夹芯结

7、构只能看到面板翘曲。三种夹芯结构抗弯载荷的实验值与有限元值非常吻合。使用加筋条增强泡沫夹芯结构，并对加筋泡沫夹芯结构进行三点弯曲测试，结果表明：筋条的加入使得三种泡沫夹芯结构在质量小幅度增加的情况下明显提高泡沫夹芯结构的弯曲刚度与抗弯强度。随着冲击能量的升高，凹坑深度与凹坑直径逐渐增大，从C扫描的图片中可以看到冲击损伤的面积也在增大。在所有冲击能量下，均未发现冲击背面的损伤，这点与层合板有所区别，说明在夹芯结构中的芯子有效的吸收了冲击能量，避免了夹芯结构的拉伸损伤。冲击能量对夹芯结构的损伤模式有显著的影响。冲击能量较低

8、时，冲击损伤模式主要为基体挤压、分层破坏；冲击能量较大时，损伤模式以脱粘、和纤维断裂为主。关键词：环氧树脂泡沫；复合材料夹芯结构；弯曲性能；冲击损伤；损伤模式I沈阳航空航天大学硕士学位论文AbstractBecauseofthecharacteristicsoflightweight,high-strength,composite