碳-芳綸混雜正交三向復(fù)合材料拉伸疲勞性能實(shí)驗(yàn)研究.pdf

1、碳/芳綸混雜正交三向復(fù)合材料既能充分利用正交三向結(jié)構(gòu)整體性和穩(wěn)定性好、抗分層、可設(shè)計(jì)性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，又能充分發(fā)揮不同纖維材料的性能優(yōu)勢(shì)，克服了單一纖維復(fù)合材料某些性能弱點(diǎn)，在工程領(lǐng)域有極大應(yīng)用潛力。復(fù)合材料構(gòu)件在服役過(guò)程中大多數(shù)都會(huì)承受不同形式的循環(huán)交變載荷，產(chǎn)生疲勞損傷，損傷的積累與擴(kuò)展會(huì)引起材料強(qiáng)度與剛度的急劇損失，大幅降低材料的力學(xué)性能和使用壽命而帶來(lái)安全隱患甚至產(chǎn)生災(zāi)難性的后果。因此，本課題通過(guò)實(shí)驗(yàn)的方法對(duì)碳/芳綸混雜正交三向復(fù)合材

2、料面內(nèi)拉伸裁荷和拉伸疲勞載荷作用下的力學(xué)響應(yīng)、疲勞性能、結(jié)構(gòu)效應(yīng)以及損傷機(jī)理進(jìn)行了研究，并與碳纖維和芳綸纖維正交三向復(fù)合材料力學(xué)性能進(jìn)行對(duì)比分析，以期對(duì)于混雜復(fù)合材料及其構(gòu)件的設(shè)計(jì)和應(yīng)用提供理論依據(jù)。
　　采用基于全場(chǎng)位移的數(shù)字圖像相關(guān)(DIC)方法對(duì)四種正交三向復(fù)合材料進(jìn)行了其材料級(jí)拉伸性能實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，經(jīng)緯紗采用碳纖維，Z向紗為芳綸纖維的混雜正交三向復(fù)合材料面內(nèi)拉伸模量和斷裂強(qiáng)度最大，斷裂伸長(zhǎng)率和泊松比較高;接下來(lái)的復(fù)合

3、材料拉伸模量和強(qiáng)度從高到低依次是非混雜的碳纖維復(fù)合材料、經(jīng)緯紗采用碳纖維和芳綸間隔排列的混雜復(fù)合材料和非混雜的芳綸纖維復(fù)合材料。因此，按比例合理布置碳纖維和芳綸纖維的混雜正交三向復(fù)合材料可以實(shí)現(xiàn)強(qiáng)度和韌性的折衷設(shè)計(jì)。
　　對(duì)兩種碳/芳綸混雜正交三向復(fù)合材料在拉伸疲勞載荷作用下的疲勞性能進(jìn)行了研究。研究發(fā)現(xiàn)，疲勞壽命與應(yīng)力水平成反比例關(guān)系;較低應(yīng)力水平下，非混雜碳纖維正交三向復(fù)合材料疲勞壽命最高，較高應(yīng)力水平下，經(jīng)緯紗間隔排列碳纖維