论文部分内容阅读
平纹织物复合材料中纤维沿经纬两个方向分布且相互交织，与单向纤维增强复合材料相比具有更好的结构稳定性和抗冲击性能，在航空航天、军工装备、汽车和船只等易经受动态载荷领域有广泛应用。在使用中工程结构会受到不同温度下冲击加载作用，研究不同应变率及不同温度下冲击压缩性能对平纹织物复合材料工程结构设计具有重要意义。 本文研究碳纤维平纹织物/环氧树脂层压复合材料在低温和高温下高应变率面外冲击压缩性能。采用带有温度控制装置的分离式霍普金森压杆（SHPB），测试不同温度(-80℃、-50℃、-20℃、20℃、50℃、80℃、100℃)和应变率(700~900s-1、950~1100s-1、1150~1300s-1)下，碳纤维平纹织物/环氧树脂层压复合材料试件的冲击压缩性能。对破坏后试件用扫描电子显微镜观察，结合环氧树脂基体动态热机械性能(DMA)，研究温度和应变率对碳纤维平纹织物/环氧树脂层压复合材料冲击压缩性能的影响。 论文所及方法及所得结论如下： （1）不同温度环境下试件即时测试采用进行温度预处理方法，保证分离式Hopkinson压杆不经受温度处理，避免结果信号采集受到影响。为确保试验温度的准确性，采用相关试件来预测试验所用试件内部的温度变化情况，用热电偶即时测量试件表面温度。 （2）对环氧树脂基体DMA测试结果表明，在-80℃到20℃范围内，环氧树脂的存储模量、损耗模量和损耗角正切随着温度升高而降低。在20℃到100℃条件下，温度增加，环氧树脂的损耗模量和损耗角正切随之增大,而存储模量随之降低。 （3）温度对碳纤维平纹织物/环氧树脂层压复合材料面外冲击压缩性能有很大影响。在高温测试条件下，随温度增加，面外冲击压缩模量和最大应力值都减小。在低温测试环境下，面外冲击压缩模量和最大应力值随温度降低而增加。 （4）应变率影响碳纤维平纹织物/环氧树脂层压复合材料冲击压缩性能。相同温度下，随气压增大，即应变率增大，最大应力值和模量增大。 （5）碳纤维平纹织物/环氧树脂层压复合材料面外压缩典型破坏模式主要为剪切破坏，在20℃到100℃条件下，温度越高，损坏越重。在-80℃到-20℃条件下，温度越低，破坏越重。由扫描电子显微镜观察纤维树脂界面变化,可看出高温测试条件下纤维束开裂分散，纤维断裂不规则，端口不齐；在低温时，纤维束开裂不明显，纤维断裂比较整齐。