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1、碳纖維復(fù)合材料點(diǎn)陣夾芯結(jié)構(gòu)由于具有輕量化和多功能化特點(diǎn),因而在航空航天等領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用前景。目前國(guó)內(nèi)外學(xué)者對(duì)碳纖維復(fù)合材料點(diǎn)陣夾芯結(jié)構(gòu)力學(xué)行為的研究主要集中在室溫環(huán)境,很少有人研究溫度對(duì)復(fù)合材料點(diǎn)陣夾芯結(jié)構(gòu)力學(xué)行為的影響。因此,為了彌補(bǔ)這一不足有必要對(duì)其在不同溫度環(huán)境下的力學(xué)行為展開(kāi)研究,這將有助于復(fù)合材料點(diǎn)陣夾芯結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)與應(yīng)用。本文針對(duì)碳纖維復(fù)合材料點(diǎn)陣夾芯結(jié)構(gòu),對(duì)其在高低溫環(huán)境下以及經(jīng)高溫?zé)岜┞短幚砗蟮牧W(xué)行為進(jìn)行了理論和實(shí)驗(yàn)
2、研究。
采用理論和實(shí)驗(yàn)相結(jié)合的方法對(duì)碳纖維復(fù)合材料直柱型和金字塔型點(diǎn)陣夾芯結(jié)構(gòu)在高低溫環(huán)境下的力學(xué)行為進(jìn)行了研究。通過(guò)實(shí)驗(yàn)測(cè)試了復(fù)合材料桿件和層合板在高低溫環(huán)境下的壓縮模量和強(qiáng)度,并采用理論模型將其擬合成溫度的函數(shù)。建立了直柱型和金字塔型點(diǎn)陣夾芯結(jié)構(gòu)在不同溫度環(huán)境下平壓剛度和強(qiáng)度的理論預(yù)報(bào)公式,并將實(shí)驗(yàn)測(cè)得的平壓剛度和強(qiáng)度值與理論預(yù)測(cè)值進(jìn)行了對(duì)比,實(shí)驗(yàn)結(jié)果與理論預(yù)測(cè)結(jié)果吻合較好。同時(shí)也對(duì)金字塔點(diǎn)陣夾芯結(jié)構(gòu)在高低溫環(huán)境下的側(cè)壓行
3、為進(jìn)行了研究,得到了溫度對(duì)金字塔點(diǎn)陣夾芯結(jié)構(gòu)側(cè)壓行為的影響規(guī)律。所得結(jié)論可為復(fù)合材料點(diǎn)陣夾芯結(jié)構(gòu)在高低溫環(huán)境下的應(yīng)用提供數(shù)據(jù)儲(chǔ)備和科學(xué)依據(jù)。
為了研究熱暴露對(duì)碳纖維復(fù)合材料金字塔點(diǎn)陣夾芯結(jié)構(gòu)失效機(jī)理的影響,對(duì)金字塔點(diǎn)陣夾芯結(jié)構(gòu)經(jīng)不同溫度和時(shí)間熱暴露后的平壓和剪切行為進(jìn)行了考察。通過(guò)實(shí)驗(yàn)測(cè)試了金字塔點(diǎn)陣夾芯結(jié)構(gòu)熱暴露后的平壓和剪切性能,得到了平壓和剪切性能隨熱暴露溫度和時(shí)間的變化規(guī)律,并通過(guò)理論公式預(yù)報(bào)了金字塔點(diǎn)陣夾芯結(jié)構(gòu)熱暴露
4、后的平壓剛度和強(qiáng)度以及剪切剛度和強(qiáng)度。揭示了金字塔點(diǎn)陣夾芯結(jié)構(gòu)熱暴露后的平壓和剪切失效機(jī)理,當(dāng)熱暴露溫度不高于250℃時(shí),點(diǎn)陣夾芯結(jié)構(gòu)經(jīng)高溫?zé)岜┞短幚砗?在平壓或剪切載荷作用下發(fā)生了節(jié)點(diǎn)失效。但當(dāng)熱暴露溫度高于250℃時(shí),點(diǎn)陣夾芯結(jié)構(gòu)經(jīng)熱暴露處理后,在平壓載荷作用下發(fā)生了桿件分層與屈曲失效;在剪切載荷作用下發(fā)生了面板分層與節(jié)點(diǎn)失效。同時(shí)對(duì)比分析了金字塔點(diǎn)陣夾芯結(jié)構(gòu)在高溫環(huán)境下和高溫?zé)岜┞逗蟮氖C(jī)理,發(fā)現(xiàn)該結(jié)構(gòu)在高溫環(huán)境下的失效機(jī)理與其
5、經(jīng)熱暴露處理后的失效機(jī)理有著本質(zhì)區(qū)別。
研究了熱暴露對(duì)碳纖維復(fù)合材料金字塔點(diǎn)陣夾芯結(jié)構(gòu)側(cè)壓和彎曲行為的影響,分析了金字塔點(diǎn)陣夾芯結(jié)構(gòu)經(jīng)熱暴露處理后側(cè)壓和彎曲失效行為的變化原因,并從界面微觀的角度揭示了金字塔點(diǎn)陣夾芯結(jié)構(gòu)熱暴露后的失效機(jī)理,得到了側(cè)壓和彎曲極限載荷隨熱暴露溫度和時(shí)間的變化規(guī)律。研究表明,結(jié)構(gòu)熱暴露后側(cè)壓和彎曲極限載荷下降的主要原因是試件經(jīng)高溫?zé)岜┞短幚砗?基體性能以及纖維基體界面性能發(fā)生了嚴(yán)重退化,從而降低了結(jié)構(gòu)
6、的整體承載能力。給出了金字塔點(diǎn)陣夾芯結(jié)構(gòu)熱暴露后的側(cè)壓和彎曲極限載荷的理論預(yù)報(bào)公式,并將理論預(yù)測(cè)結(jié)果與實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行了對(duì)比分析。
通過(guò)對(duì)碳纖維復(fù)合材料金字塔點(diǎn)陣夾芯結(jié)構(gòu)熱暴露后的低速?zèng)_擊行為進(jìn)行實(shí)驗(yàn)研究,得到了熱暴露溫度高低和沖擊能量大小對(duì)金字塔點(diǎn)陣夾芯結(jié)構(gòu)沖擊響應(yīng)的影響規(guī)律,揭示了點(diǎn)陣夾芯結(jié)構(gòu)熱暴露后的沖擊失效機(jī)理和能量吸收特性。同時(shí),也對(duì)金字塔點(diǎn)陣夾芯結(jié)構(gòu)沖擊后的剩余壓縮強(qiáng)度進(jìn)行了研究,分析了金字塔點(diǎn)陣夾芯結(jié)構(gòu)沖擊后的殘余承
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