碳纖維-環(huán)氧樹脂復合材料界面粘接強度的溫度效應(yīng).pdf

1、纖維增強復合材料在整個服役周期內(nèi)會遇到各種不同溫度環(huán)境。復合材料界面性質(zhì)是復合材料結(jié)構(gòu)設(shè)計的基礎(chǔ)，研究溫度對復合材料界面性質(zhì)的影響將為復合材料在不同溫度環(huán)境下的服役設(shè)計提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。
　　本文以碳纖維/環(huán)氧樹脂復合材料為研究對象，采用束纖維抽拔方法，獲得在20℃、50℃、80℃、110℃、140℃環(huán)境溫度下的抽拔載荷-位移曲線。結(jié)合環(huán)氧樹脂動態(tài)熱機械性質(zhì)和抽拔斷口電鏡照片，通過數(shù)值計算模擬，研究溫度對碳纖維/環(huán)氧樹脂界面抽拔失效模

2、式和界面粘結(jié)強度的影響，揭示界面抽拔失效機理。根據(jù)試驗結(jié)果得到如下結(jié)論：
　　(1)采用動態(tài)熱機械分析（dynamic thermo-mechanical analysis，DMA）方法測試得到環(huán)氧樹脂玻璃化溫度Tg約為110℃，超過Tg時環(huán)氧樹脂力學性能急劇大幅下降。環(huán)氧樹脂DMA時間掃描曲線表明：環(huán)氧樹脂在同一溫度下加熱1小時，其力學性能變化不大。
　　(2)通過建立碳纖維/環(huán)氧樹脂復合材料試件全尺寸模型，結(jié)合有限元方法

3、數(shù)值模擬試件傳熱過程，確定試件在指定溫度下達到熱平衡所需時間。
　　(3)碳纖維/環(huán)氧樹脂復合材料抽拔破壞失效在不同溫度下有不同形式。較低溫度下是界面脫粘主導失效模式，較高溫度下逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)榛w破壞主導失效模式。
　　(4)碳纖維/環(huán)氧樹脂復合材料抽拔過程中，最大抽拔載荷受界面粘結(jié)強度和環(huán)氧樹脂性質(zhì)影響，同時發(fā)現(xiàn)最大抽拔載荷隨溫度升高而降低。抽拔失效位移在環(huán)氧樹脂玻璃化轉(zhuǎn)變溫度附近達到最大值。
　　(5)界面粘結(jié)強度具有