CFRP層合板紫外線輻照后性能演變與抗沖擊性能研究.pdf

1、碳纖維增強樹脂基復合材料(簡稱為CFRP)由于具有多方面的優(yōu)異性能,已經在很多領域得到了廣泛的使用,在我國主要應用在航天航空領域。這個領域對材料各方面的性能要求極為嚴格,需要我們對材料進行全方位研究。自然環(huán)境中太陽光照射會對材料的性能和結構產生嚴重的影響,而紫外線是太陽光譜中輻照活性最大的,所以必須研究其對復合材料的影響。而對沖擊損傷較為敏感的缺點,也嚴重限制了復合材料在使用過程中優(yōu)異性能的發(fā)揮,尤其是低能量沖擊會使復合材料產生較大的安

2、全隱患。因此,綜合考慮紫外線輻照和沖擊對復合材料的影響,這對于復合材料在各個領域中的應用具有重要的指導意義。
　　本文的試驗材料是以G803編織型碳纖維為增強體,以914環(huán)氧樹脂為基體,熱壓成型制備的CFRP層合板,主要完成紫外線輻照試驗和低能量沖擊試驗。并進行以下研究:紫外線輻照對CFRP層合板的影響以及探討紫外線輻照后其力學性能的變化規(guī)律;研究低能量沖擊對造成CFRP層合板的損傷狀態(tài)以及探討沖擊與紫外線輻照疊加作用后其力學性能

3、的變化規(guī)律。
　　研究表明:紫外線輻照后CFRP層合板表面會產生密集的裂紋和發(fā)生樹脂脫落等現象,同時還伴隨著質量損失,硬度和固化度的下降。XPS分析表明,長時間的紫外線輻照將會使CFRP表面的C-C鍵的摩爾含量減少,經過480h輻照后其降低了22.02％。FTIR分析表明,沒有新的官能團生成,僅是經過480h紫外線輻照后各個官能團的相對吸收強度減弱。紫外線輻照對CFRP層合板的彎曲強度影響較大,經過240h輻照后提高了8.99%,

4、但是輻射時間再增加,強度會發(fā)生下降,經過480h輻照后強度低于未輻照時的強度,紫外線輻照對拉伸強度影響較小。
　　當CFRP層合板受到低能量沖擊后,其前表面的損傷特征主要為基體裂紋和凹坑,背表面則主要是纖維斷裂,內部的層間分離的損傷特征較為明顯。隨著作用在CFRP層合板上的沖擊能量的增加,損傷狀況越來越嚴重,凹坑深度和損傷面積不斷增大,同時也會發(fā)生凹坑深度隨時間的推移不斷變小的凹坑回彈現象;沖擊作用比紫外線輻照對CFRP層合板力學