試談碳纖維復合材料濕熱性能研究進展-文庫吧資料
2025-06-26 02:34本頁面
【正文】 Sunil K. Karad和英國學者Frank R. Jones等人[2124]在2002年至2005年，從溫濕度峰值參數(shù)、顛倒的熱效應——溫度下降（50℃，70℃20℃），吸濕量增加、復合材料的吸濕性、樹脂結(jié)構(gòu)（不同環(huán)氧官能團）以及水分子的影響等五個方面研究了氰酸酯改性環(huán)氧樹脂復合材料的吸濕性問題。認為濕熱環(huán)境對含面板內(nèi)分層夾層板的局部屈曲的影響依賴于分層子板與基板之間匹配的程度, 與面板的材料性能、鋪層方式、濕度和溫度的分布情況等因素有關(guān)。作者將復合材料夾層板的分層形狀想象成為一個橢圓，建立一個分析夾層板二維面板內(nèi)分層屈曲性能的彈性基礎(chǔ)模型，進而將研究問題轉(zhuǎn)化為有部分彈性基礎(chǔ)支持的上表層面板在面內(nèi)載荷作用下的屈曲變形問題。但無法驗證該分析方法的有效性。這些區(qū)域具有潛在的失效動機，導致耐損傷性下降。因此，對應力場由于吸濕而產(chǎn)生的體積膨脹進行定量評價。采用高模量IM7/997碳纖維增強環(huán)氧樹脂進行試驗，確定飽和狀態(tài)下的最大吸濕量和樹脂擴散率，該試驗驗證了這項技術(shù)的有效性。 反轉(zhuǎn)分析方法（Inverse Analysis）美國學者Pavankiran Vaddadi等[18]在2003年采用反轉(zhuǎn)分析技術(shù)為基礎(chǔ)的新方法，確定纖維增強復合材料的臨界吸濕參數(shù)。作者通過該模型得到的局部應力值，利用連續(xù)力學理論計算了宏觀應力，設計了濕熱加速循環(huán)周期和試件的尺寸，加速時間是真實環(huán)境所需時間的25%，得到的應力分布圖和吸濕量與真實環(huán)境下的數(shù)據(jù)基本相同，由于層合板邊緣的壓應力對循環(huán)吸濕梯度比較敏感，因此產(chǎn)生波動現(xiàn)象。對Kroner和Eshelby以力學為基礎(chǔ)的自適應模型進行了改進，計算了纖維復合材料在濕熱加速循環(huán)狀態(tài)下的局部應力值，自適應模型主要是利用下面公式計算了局部應力和應變。因此費克定律不再適用于評價碳纖維增強樹脂基復合材料的復雜吸濕行為。在復合材料中，雖然初始階段材料的濕含量也與吸濕時間的平方根成正比，但在濕含量達到第一平臺后，又出現(xiàn)了一個新的臺階。吸濕的水分使基體大分子結(jié)構(gòu)間距增大，剛性基團的活性增加，基體發(fā)生溶脹，進而產(chǎn)生增塑，水向基體的吸濕性擴散，由此產(chǎn)生滲透壓使基體內(nèi)部產(chǎn)生裂紋、微小裂縫或其他類型的形態(tài)變化,使吸濕量增加，水助長裂紋的擴散，使基體破裂，基體水解導致斷鏈和解交聯(lián)，這 對材料的破壞是永久性的[11,12]。這些問題的存在將嚴重影響國產(chǎn)碳纖維復合材料的可靠應用，因此，實現(xiàn)服役環(huán)境下國產(chǎn)碳纖維復合材料濕熱性能的研究是促進其應用的重要保證和前提。對于樹脂基結(jié)構(gòu)復合材料，濕熱環(huán)境條件對復合材料力學性能的影響非常明顯，可導致復合材料的強度和剛度下降。隨著飛機性能的不斷提高，對結(jié)構(gòu)復合材料的性能要求也越來越高。關(guān)于其濕熱老化的現(xiàn)有文獻主要是對吸水擴散模型的研究[4]和濕熱老化力學性能[5,6]及熱性能[79]的研究。世界各國對復合材料濕熱環(huán)境下的力學、物理行為都給予了很大重視，并將復合材料濕熱環(huán)境下的力學性能作為衡量其耐久性和損傷容限的參量予以考慮和研究[3]。 life prediction碳纖維增強樹脂基復合材料(CFRP)的高比強、高比模、耐高溫、耐腐蝕、耐疲勞、阻尼減震性好、破損安全性好、性能可設計性等優(yōu)勢已被世人所共識[1]，逐步成為先進國防裝備的首選材料。 diffusion mechanism。 posites。關(guān)鍵詞：碳纖維；復合材料；濕熱性能；擴散機理；加速老化；壽命預測中圖分類號: Hydrothermal properties of carbon fiber reinforced plasticsLV Xinying1,2 , JIANG Long1, WANG Rongguo1, LIU Wenbo1( Institute of Technology, Harbin 150001, China。碳纖維復合材料濕熱性能研究進展呂新穎1,2，江龍1，閆亮1，王榮國1，劉文博1 （ 黑龍江 哈爾濱 150001； 黑龍江 哈爾濱 150040）摘 要：對于碳纖維增強樹脂基復合材料，濕熱環(huán)境條件對復合材料力學性能的影響非常明顯，可導致復合材料的強度和剛度下降。在研究了國內(nèi)外關(guān)于碳纖維增強樹脂基復合材料濕熱老化性能的基礎(chǔ)上，從理論模型和試驗方法兩方面分析了復合材料吸濕模型和擴散機理，結(jié)合實際需求對國內(nèi)外關(guān)于碳纖維復合材料濕熱性能的試驗方法和測試手段進行了評價，認為目前濕熱加速老化性能的研究具有一定的局限性，并提出了下一步研究思路。 Forestry University, Harbin 150040,China)Abstract: This paper presents the sudies of the hydrothermal properties of carbon fiber reinforced plastics (CFRP) and analyzes th
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