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复合材料石墨纤维层压结构断口金相分析www.w88981.com,优德官方网站




来源:yiyi
时间:2017-9-23 12:40:10

复合材料石墨纤维层压结构断口金相分析www.w88981.com,优德官方网站

  降低复合材料损坏影响程度的最容易的方法或许是在暴露表面上施
加上一层冲击吸收材料。因此,要对碳/石墨纤维层压结构采取措施,
即在结构的外表面附加上玻纤或芳纶纤维层,以防止冲击和其他环境所
造成的损伤。通过降低众多环境损伤“最低”值,可增大层压结构许可
规范的作用。玻纤层的另一个优点是当在碳/石墨纤维复合材料外表面
附加上这一玻纤表层后,受到外部冲击不会发生损伤。其他方法如下:

  (1)采用应变更高的纤维和韧性更好的基体。这是美国空军为新型
高性能飞机用碳/石墨纤维层压结构的断裂韧性和冲击性能的提高而采
用的一种方法。研究工作主要集中到高应变碳/石墨纤维和具有优异韧
性的先进热塑性基体的开发上。

  (2)改进铺设程序。改进层压结构层的铺设程序,以降低层间应力
或损伤开口度。已研制出的铺设程序之一是(30/—302130/90),L这
种铺设方法要在层压结构的中平面铺放90°纤维层;从纵向抗拉强度和
模量上看,这样处理要比其他处理方法更好定位。然而,对下列潜在性
问题需加以考虑:

  1)纤维层厚度。由于断裂现象主要发生在90°纤维层,所以,应减
少90°纤维层的厚度,不要让他们粘附在一起。有可能的话,将其从层
压结构中平面处移走。

  2)针织。已充分证明贯穿层压结构厚度中的针织法可将压层结构纤
维层连接在一起,可明显降低制品横向拉伸断裂的倾向。

  3)编织。层压结构经编织技术处理后,可消除弱纤维层界面。但也
有某些不足,如其制造工艺复杂,缺乏改进其他性能的功能。

  4)边缘加盖增强材料。在层压结构的切割边缘,采用芳纶纤维层或
玻纤层可起到降低层间正常应力,提高静态强度和疲劳强度的作用。

  5)带缺口边缘。某些研究人员发现沿薄层压结构边缘带有窄切口会
破坏边缘载荷的轨迹,往往会造成应力集中。

  6)关键纤维层的封端。在中平面带有90°纤维层的层压结构受拉伸
力作用时,会在纤维层间或纤维层内的界面上产生层间应力极值。这是
因为泊松比与周围的纤维层差别较大的缘故。解决的方法之一是将90°
纤维封端,与悬空角分开。

  7)分离开关键纤维层。如果材料在中平面匹配不好(如90~纤维层失
配合),会引起分层,但如果切出这一分离纤维层,就不再发生分层。

  8)混杂技术。采用像玻纤那样的软质材料取代如。纤维层效果良好
。但不得选用芳纶纤维,因为芳纶纤维的抗剪强度太差。

  9)胶粘剂层插入。胶层可软化层压结构中心,增大其耐冲击性能,
但反过来会显著地降低弯曲刚度。

(本文由上海光学仪器厂编辑整理提供, 未经允许禁止复制)

  
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