內(nèi)含中空纖維型復(fù)合材料自修復(fù)效率及力學(xué)性能.pdf

1、纖維增強(qiáng)復(fù)合材料因其具有較高的比強(qiáng)度、比剛度而越來(lái)越多地應(yīng)用在航空航天，汽車(chē)等其他領(lǐng)域。但其基本構(gòu)造形式大多為層合結(jié)構(gòu)，鋪層過(guò)程中存在缺少增強(qiáng)纖維等問(wèn)題。當(dāng)層合板承受外部載荷時(shí)容易發(fā)生層間開(kāi)裂，從而降低結(jié)構(gòu)的整體剛度和強(qiáng)度，甚至損壞層合板，使其應(yīng)用受到限制。因此通過(guò)自修復(fù)的方法對(duì)裂紋及損傷的部位進(jìn)行修復(fù)，進(jìn)而延長(zhǎng)材料的使用壽命至關(guān)重要。
　　將外徑為Φ0.9mm的中空玻璃管橫置在碳纖維環(huán)氧樹(shù)脂基復(fù)合材料層合板的內(nèi)部，選用環(huán)氧樹(shù)脂為

2、修復(fù)劑，固化成型之后切割成三點(diǎn)彎曲標(biāo)準(zhǔn)試件。對(duì)部分試件進(jìn)行準(zhǔn)靜態(tài)壓痕實(shí)驗(yàn)，之后通過(guò)熱激勵(lì)使帶修復(fù)劑的試件進(jìn)行自修復(fù)，修復(fù)后將全部試件進(jìn)行三點(diǎn)彎曲實(shí)驗(yàn)。分析計(jì)算實(shí)驗(yàn)結(jié)果，可知①中空玻璃管在層合板中采用橫置的放置方式不會(huì)降低層合板本身的力學(xué)性能;②準(zhǔn)靜態(tài)壓痕實(shí)驗(yàn)，損傷程度隨加載載荷的增大而增大。當(dāng)準(zhǔn)靜態(tài)壓痕實(shí)驗(yàn)加載載荷為1700N時(shí)，試件的抗彎曲性能最大降低37％;③層合板中的中空玻璃管經(jīng)準(zhǔn)靜態(tài)壓痕實(shí)驗(yàn)的破壞，管中的修復(fù)劑能夠快速流到層合板

3、的受損部位，修復(fù)裂紋，粘合裂紋，起到修復(fù)的目的。受損試件的彎曲強(qiáng)度最大能恢復(fù)到原始強(qiáng)度的109％。
　　參照復(fù)合材料層合板中“z-pin”的放置方式，將外徑為Φ0.9mm的中空玻璃管沿厚度方向植入到鋪設(shè)好的預(yù)浸料中，選用ENB為修復(fù)劑，構(gòu)建自修復(fù)系統(tǒng)。預(yù)浸料層合板固化成型之后加工成雙懸臂梁試件和三點(diǎn)彎曲試件。通過(guò)壓力破壞實(shí)驗(yàn)、三點(diǎn)彎曲實(shí)驗(yàn)以及雙懸臂梁實(shí)驗(yàn)的對(duì)比分析，可知①在壓力破壞實(shí)驗(yàn)中，8KN的壓力使試件的抗彎曲性能最大降低11

4、.91％;②ENB和Grubbs催化劑組成的修復(fù)系統(tǒng)能夠修復(fù)層合板中的任一層裂紋，粘合裂紋，使受損試件的彎曲強(qiáng)度恢復(fù)到原強(qiáng)度的96.63％;③雙懸臂梁實(shí)驗(yàn)中，縱置的中空玻璃管能起到對(duì)層合板增韌的作用，且增韌效果隨中空玻璃管分布密度的增大而增強(qiáng)，最大斷裂載荷值增大33.26％。
　　選用環(huán)氧樹(shù)脂為修復(fù)劑，參照復(fù)合材料層合板中“z-pin”的放置方式，采用上述實(shí)驗(yàn)方法和實(shí)驗(yàn)過(guò)程，進(jìn)行準(zhǔn)靜態(tài)壓痕實(shí)驗(yàn)和三點(diǎn)彎曲實(shí)驗(yàn)。分析計(jì)算實(shí)驗(yàn)結(jié)果，可知