濕熱下含孔隙CFRP層合板抗低能量沖擊性能研究.pdf

1、碳纖維增強樹脂基復合材料（以下簡稱 CFRP），由于其優(yōu)異的綜合性能而被廣泛應(yīng)用于航空航天領(lǐng)域，但CFRP層合板的力學性能因受環(huán)境條件和孔隙的影響，特別是受沖擊后其抗沖擊性能和其他的力學性能都會發(fā)生較大的變化，因此，關(guān)于濕熱環(huán)境條件下孔隙和沖擊作用對CFRP層合板性能影響的研究具有重要的理論研究意義與實際工程應(yīng)用價值。
　　本文研究了不同孔隙含量CFRP層合板的吸濕和脫濕特性，并對吸濕前后的孔隙形貌特征進行了對比分析；研究了濕熱、

2、脫濕及孔隙對未受沖擊試樣的拉伸強度、彎曲強度、巴氏硬度和固化度等力學性能的影響；探討了CFRP層合板經(jīng)受低能量沖擊后，其沖擊損傷狀況以及孔隙形貌的變化、拉伸和彎曲試樣損傷破壞特征、沖擊對層合板拉伸性能和彎曲性能的影響。
　　試驗研究表明，CFRP層合板中的孔隙在金相顯微鏡下觀察大都近似呈圓球形和拉長的橢球形，而且多分布于樹脂區(qū)域和層間界面處；經(jīng)過金相觀察和SEM分析發(fā)現(xiàn)吸濕會使得孔隙附近產(chǎn)生微裂紋，并會使樹脂與纖維出現(xiàn)脫粘，脫濕后

3、不能使其得到恢復；CFRP層合板的吸濕特性遵從Fick第二擴散定律，并且吸濕過程會出現(xiàn)“二次吸水”現(xiàn)象，將吸濕飽和的試樣脫濕至工程干態(tài)所需的時間遠小于吸濕至飽和所需時間，孔隙率越大的吸濕和脫濕速率都會越快；吸濕會顯著降低 CFRP層合板的拉伸強度、彎曲強度和巴氏硬度，同時提高CFRP層合板的固化度，經(jīng)過脫濕后又會使其拉伸強度、彎曲強度和巴氏硬度有所升高，并會使固化度產(chǎn)生降低；試樣受沖擊后，通過放大鏡觀察、超聲 C掃描和熱揭層方法可以發(fā)現(xiàn)