芳纶/玻纤经编复合材料的力学性能研究

研究芳纶/玻纤混杂纤维双轴向经编复合材料的力学性能。以芳纶/玻纤混杂纤维双轴向经编织物为增强体,将№1⁃695⁃3K A环氧树脂与№1⁃695⁃3K B固化剂混合,基于真空辅助树脂传递模塑技术制作复合材料,并与同状态下玻纤经编复合材料对比,研究两种复合材料在拉伸性能、弯曲性能和低速冲击性能上的区别。结果表明:与玻纤经编复合材料相比,芳纶/玻纤经编复合材料沿纱线加载方向的拉伸强度和弯曲强度分别提升了约20%和26%,最大冲击载荷提高了约45%。认为:芳纶/玻纤经编复合材料具有更好的力学性能,可替代玻纤经编复合材料用于工程领域。

芳纶Ⅲ纤维拉伸性能的实验研究

测试了芳纶Ⅲ纤维的拉伸性能等，并与F-12和Kevlar-49纤维进行了对比。对由芳纶Ⅲ纤维与环氧树脂基体复合成型的单向纤维增强环形试样，测试了其拉伸强度、弹性模量和层间剪切强度，结果表明：芳纶Ⅲ纤维单向纤维复合材料的拉伸强度和弹性模量与F-12纤维相当，分别比Keylar-49纤维要高出约25．7％和24．7％；但早期的芳纶Ⅲ纤维与环氧树脂基体的界面结合性较差，层间剪切强度仅为32．0～35．2MPa。

新型国产芳纶Ⅲ纤维的性能实验研究

测试了7批次新型国产芳纶Ⅲ纤维的复丝拉伸性能，且采用第07批次的芳纶Ⅲ纤维进行缠绕制作了NOL环试样和Ф150mm试验容器。实验结果表明，第04批、06挑、07批芳纶Ⅲ纤维复丝强度平均值达到4535MPa以上，弹性模量大于139GPa，这些性能与Armos（2A）纤维相当，断裂延伸率较Armos（2A）纤维低，约为2．9％-3．3％。芳纶Ⅲ纤维单向复合材料的拉伸性能也与Armos（2A）纤维相当，但层间剪切强度较Armos（2A）纤维低很多，Ф150mm国产芳纶Ⅲ纤维试验容器性能有高有低，表明芳纶Ⅲ纤维的成型工艺性差，线密度太低且不均匀，另外与树脂浸润性差，层间剪切强度低，有待于进一步优化成型工艺参数。

F-12和国产芳纶Ⅲ纤维/环氧单向复合材料力学性能和强度对比分析

采用单向复合材料缠绕型式,对F-12和国产芳纶Ⅲ纤维增强环氧复合材料进行力学性能测试,考核了两种芳纶纤维/环氧复合材料界面黏结性能,并进行了拉伸破坏机理与强度分析,获得了强度参数值。结果表明:两种芳纶纤维单向复合材料具有明显的各向异性特征,轴向力学性能远高于径向力学性能;F-12/环氧复合材料力学性能优于国产芳纶Ⅲ/环氧复合材料性能;两种复合材料纤维/树脂界面粘接较差。

建筑用钢-连续纤维复合筋的单向拉伸力学性能研究

为了研究建筑用钢-连续纤维复合筋的单向拉伸力学性能,以玄武岩纤维为连续纤维原料,缠绕螺纹钢筋制备钢-连续纤维复合筋,用万能试验机对该复合筋施加单调及反复的单向拉伸力,测试其应力-应变关系,以及抗压强度与弹性模量等性能。结果表明:钢-连续纤维复合筋的塑性变形能力良好,且在玄武岩纤维的质量分数为35%时,复合筋的内芯屈服后外包纤维呈现出显著二次刚度,说明其单向拉伸性能最优。在高温下钢-连续纤维复合筋仍能保持较高的抗拉强度与弹性模量,说明其高温单向拉伸性能较优,可作为建筑的重要用材。

中温固化环氧树脂芳纶Ⅲ纤维复合材料性能研究

对芳纶Ⅲ纤维和及其织物(F-3S175)的性能进行测试,采用热熔法制备了3233中温固化环氧树脂F-3S175芳纶布预浸料,通过热压罐法成型复合材料层合板和蜂窝夹层板,进行性能测试,与Kevlar49纤维进行对比。结果表明,芳纶Ⅲ纤维、织物和其3233树脂复合材料性能高于Kevlar49芳纶纤维、织物及其复合材料性能。

芳纶Ⅲ单向纤维增强复合材料测试方法研究

芳纶Ⅲ单向纤维增强复合材料由于其优良的力学性能,在航空航天、军事及个体防护装备等领域中应用广泛,因此采用合理的手段准确测试出芳纶Ⅲ单向纤维增强复合材料的力学性能变得十分重要。本文对芳纶Ⅲ单向纤维增强复合材料的拉伸性能、弯曲性能、压缩性能以及层间剪切性能进行测定,采用正交试验的方法,通过控制不同的测试条件(例如试验速度、试样尺寸、夹具尺寸等),分析不同测试条件对芳纶Ⅲ单向纤维复合材料测试结果的影响,以得到更为准确合理的力学性能试验方法。

混杂比对碳/芳纶纤维混杂纬编双轴向多层衬纱织物增强复合材料力学性能的影响

利用层内混杂的方式制备碳/芳纶纤维混杂纬编双轴向多层衬纱织物,通过对材料进行拉伸、三点弯曲等实验研究该织物增强复合材料的力学性能及混杂比对其力学性能的影响。结果表明,按照一定的混杂比加入芳纶纤维后复合材料的拉伸性能提高,表现出积极的混杂效应。由于延伸性好的芳纶纤维的加入,使复合材料的拉伸断裂伸长率明显提高,材料破坏模式出现了完全脆性断裂模式(C12材料破坏形式)和“扫帚”形纤维断裂模式(C8A4,C6A6材料破坏形式)。此外,按照一定的混杂比加入芳纶纤维也有效改善了碳纤维增强复合材料的破坏韧性,碳/芳纶纤维混杂MBWK织物增强复合材料的弯曲强度和弯曲模量随混杂比的提高而呈下降趋势,当复合材料中芳纶含量从42%(体积分数,下同)(C6A6)到59.2%(C4A8)的变化过程中,弯曲强度和弯曲模量的降低率较高。0°试样在混杂比为59.2%(C4A8)时,弯曲挠度最大,达到7.49 mm,远高于纯芳纶纤维或纯碳纤维增强的复合材料。所有90°混杂复合材料试样的弯曲挠度均高于纯芳纶纤维或纯碳纤维增强的复合材料,表现出积极的混杂效应。

铺层角度对头盔壳体用碳/芳纶混杂纤维复合材料力学性能的影响

为了研究铺层角度对头盔壳体用碳/芳纶混杂纤维复合材料力学性能的影响,根据所测量的织物在头盔曲面上的最终取向,采用RTM工艺,设计制备了碳纤维织物单向取向为0°、5°、12°、32°、45°、75°、80°、85°的8种复合材料层板,研究铺层角度对其拉伸和弯曲性能的影响。结果表明:在0°铺层时试样的拉伸强度和模量达到最大,分别高出45°铺层试样88.16%和103.42%;在0°铺层时试样的弯曲强度和模量达到最大,分别高出32°铺层试样34.88%和43.97%;拉伸强度和模量、弯曲强度和模量随铺层角度增大呈先减少后增加的趋势;试样的拉伸断口随铺层角度变化,破坏方式主要有基体开裂、纤维断裂和抽拔,弯曲破坏方式主要为沿经纱方向基体开裂。

单向纤维纺织复合材料的力学性能研究

采用连续玻璃纤维与环氧树脂进行复合,试样采用真空袋-热压罐法制备实验用单向纤维增强板。通过纵向拉伸、压缩实验、扭转实验和弯曲实验,研究复合材料的弹性模量,得到了玻璃纤维复合材料的弹性常数,验证了单向复合材料的基本性质,同时得到复合材料在失效时的破坏形式,其符合经典的层合板理论。为分析叶片失效及进行有限元数值模拟提供了基础。

F-12/碳纤维层间混杂NOL环复合材料研究

本文以ＮＯＬ 环研究了Ｆ－ １２／ 碳纤维混杂复合材料的拉伸性能和剪切性能。试验结果表明，拉伸强度表现出混杂负效应，而剪切强度表现出混杂正效应，两种强度的混杂效应都随混杂比的增大而降低。纤维混杂可以改变材料的破坏模式。

等离子体-硅烷偶联剂改性芳纶纬平针织复合材料的力学性能研究

采用等离子体联合不同质量分数的硅烷偶联剂溶液对芳纶纬平针织物进行改性,再利用真空辅助树脂传递模塑成型(VARTM)工艺制备未改性及改性芳纶纬平针织复合材料。通过测试和分析芳纶纬平针织复合材料的拉伸、弯曲、压缩和冲击性能发现:改性芳纶纬平针织复合材料的拉伸、弯曲、压缩和冲击性能较未改性芳纶纬平针织复合材料的都有所改善;随着硅烷偶联剂质量分数的增加,改性芳纶纬平针织复合材料承受的最大拉伸载荷、最大弯曲载荷、最大压缩载荷和最大冲击载荷呈现先增加后减小的趋势,其中等离子体-硅烷偶联剂(w=1.5%)改性芳纶纬平针织复合材料各项性能改善最明显,其能承受的最大拉伸载荷、最大弯曲载荷、最大压缩载荷和最大冲击载荷较未改性芳纶纬平针织复合材料的分别提高了32.73%、38.03%、24.83%和35.10%。

湿热环境对AC318/S6C10-800复合材料拉伸性能的影响

拉伸性能是复合材料层合板的基本力学性能,研究湿热环境对玻璃纤维复合材料拉伸性能的影响可以为复合材料工程应用提供重要参考。开展了不同湿热环境下的AC318/S6C10-800复合材料拉伸性能研究,分析了环境对AC318/S6C10-800复合材料弹性模量及拉伸强度的影响。研究结果表明,低温干态环境下强度性能数据相对室温环境略高,70℃湿态环境下强度性能最低,随着试验温度的升高,0°拉伸强度、90°拉伸强度基本呈线性下降趋势。研究结果为AC318/S6C10-800复合材料工程应用提供参考。