T700碳纖維-環(huán)氧復(fù)合材料超低溫力學(xué)性能研究.pdf

1、可重復(fù)使用的航天運載器(RLV)是當(dāng)前航天領(lǐng)域發(fā)展的迫切需求，作為運載器的關(guān)鍵結(jié)構(gòu)的超低溫液體推進(jìn)劑的貯箱在質(zhì)量上和體積上在運載器中占極大的比例，制造輕質(zhì)高強的貯箱對運載器發(fā)展有重大意義。碳纖維增強環(huán)氧樹脂基復(fù)合材料具有較高的比強度和比模量和良好的熱學(xué)性能，是制備超低溫貯箱的首選材料之一。而超低溫貯箱需要同時承受超低溫和機械載荷的作用，這就對制造材料提出了嚴(yán)格的要求，需要對復(fù)合材料在超低溫環(huán)境下的力學(xué)性能和損傷特性進(jìn)行深入研究。

2、　　結(jié)合低溫液氧貯箱的實際工況，針對兩種鋪層方式（單向鋪層、正交對稱鋪層）的T700碳纖維/環(huán)氧復(fù)合材料，借助超低溫實驗裝置，對其超低溫拉伸性能和彎曲性能進(jìn)行了充分的實驗測試與理論分析。借助環(huán)境掃描電鏡，動態(tài)觀測經(jīng)過液氧浸泡和超低溫/常溫?zé)嵫h(huán)之后復(fù)合材料微觀結(jié)構(gòu)的損傷擴展規(guī)律并同步測試經(jīng)過同樣處理的試樣的超低溫彎曲性能變化規(guī)律，分析微觀損傷對宏觀力學(xué)性能的影響。
　　結(jié)果表明，在超低溫環(huán)境下，兩種鋪層方式的復(fù)合材料拉伸強度均下降

3、，拉伸模量均上升，彎曲強度和彎曲模量均大幅度的升高。
　　經(jīng)過液氧浸泡和超低溫/常溫?zé)嵫h(huán)處理之后，復(fù)合材料微觀結(jié)構(gòu)發(fā)生破壞，有微裂紋產(chǎn)生，單向復(fù)合材料產(chǎn)生的微裂紋隨著浸泡時間和循環(huán)次數(shù)增加，脫粘數(shù)量增加，微裂紋逐漸擴展;而正交復(fù)合材料微裂紋大多貫穿單獨鋪層，且在較短時間和較少次數(shù)時即產(chǎn)生，隨著浸泡時間和循環(huán)次數(shù)增加，微裂紋密度逐漸增加，外層裂紋密度增加大于內(nèi)層。單向復(fù)合材料超低溫彎曲強度和彎曲模量均隨著浸泡時間和循環(huán)次數(shù)的增加呈