成型工艺对复合材料Ⅰ型断裂韧度的影响

采用双悬臂梁试验和假设检验的方法,对比分析了两种不同成型工艺对复合材料Ⅰ型层间断裂韧度的影响,并采用有限元模型对这一过程进行了模拟。研究表明:硅橡胶软模成型试验件的Ⅰ型断裂韧度均值略高于金属硬模成型试验件;而两种工艺试验件的Ⅰ型断裂韧度方差不存在显著差异,且两种工艺成型的试验件的裂纹扩展过程相似。在试验的基础上建立了有限元模型,对裂纹扩展过程进行了模拟,与试验结果吻合良好,可以有效地预测裂纹扩展过程。

静电纺聚氨酯纳米纤维膜对复合材料Ⅰ型层间断裂韧性的影响

使用静电纺聚氨酯(TPU)纳米纤维膜作为插层材料,研究其对复合材料Ⅰ型层间断裂韧性的影响。结果发现TPU纳米纤维膜插层增韧单向玻璃纤维复合材料的Ⅰ型层间断裂韧性随膜厚度的增加而增加,112.50μm厚TPU增韧的G_(IC-ini)和G_(IC-prop)达到1.622 kJ/m^(2)和2.587 kJ/m^(2),相对未增韧试样分别提高了467.13%和265.91%;TPU纳米纤维膜对多轴向玻璃纤维、单向碳纤维和缎纹碳纤维复合材料的层间断裂韧性都有很好的提高作用,G_(IC-ini)相对未增韧试样分别提高了135.91%、332.22%和404.27%,G_(IC-prop)相对未增韧试样分别提高了24.27%、197.09%和68.38%。表明TPU插层增韧对单向玻璃纤维复合材料具有最好的改善作用及抵抗层间破坏的能力。

风电叶片大梁用拉挤板复合组件Ⅰ型层间断裂韧性测试研究

通过两种方法制备了风电叶片大梁用拉挤板复合组件Ⅰ型层间断裂韧性试样即双悬臂梁(double cantilever beam,DCB)试样,并依据ASTM D5528进行试验,研究分析其断裂行为。实验结果表明,直接采用树脂进行复合的DCB试样会因内聚破坏和界面破坏的相互转换而导致非稳定扩展,进而使得应变能释放率迅速下降。含有导流织物的DCB试样其裂纹扩展较为稳定,匹配性较好导流织物可以提高Ⅰ型层间断裂韧性(GIC)。采用有限元平台的内聚力模型(cohesive zone model,CZM)模拟含有导流织物试样的裂纹扩展过程,结果表明内聚力模型模拟结果与试验的一致性较好。在裂纹起始扩展阶段,界面增韧作用越强,对模拟影响越大,但当裂纹稳定扩展之后,界面的增韧作用基本不对内聚力模型模拟产生影响。

竹材的层间断裂性质

研究毛竹材的张开型和剪切型层间断裂行为,并基于能量原理,采用双悬臂梁和端部切口弯曲梁试样测定毛竹材顺纹向的Ⅰ型和Ⅱ型层间断裂韧性GIC、GIIC。结果表明:1)竹材的Ⅰ和Ⅱ型层间断裂韧性是材料固有的属性,分别表征毛竹材对张开型裂纹和剪切型裂纹在层间扩展时的阻力;2)Ⅰ型裂纹扩展区域沿轴向具有光滑纤维与平整基体的特征,表明竹材基本组织强度及竹纤维/基本组织体间的界面强度较弱;Ⅱ型裂纹扩展区域中基体出现锯齿形受剪切变形的特征,表明基本组织在断裂前产生较大的剪切变形,故后者较前者吸收更多的断裂能(GIIC≈2.5GIC)。从整个断口形貌来看,裂纹扩展是在基体间和纤维/基体的界面上进行的,均为自相似断裂且无纤维桥联现象。

循环湿热老化对T700/TDE86碳纤维复合材料层间断裂韧度的影响

对 T700/TDE86 碳纤维增强树脂基复合材料进行加速循环湿热老化实验,研究不同循环湿热老化天数对Ⅰ型张开以及Ⅱ型滑移两种层间断裂韧度的影响。结果表明:循环湿热老化之后的复合材料Ⅰ型层间断裂韧度出现明显的 R 曲线,且随着循环湿热老化天数的增加,裂纹初始扩展能量释放率(GIC,init)与裂纹稳态扩展能量释放率(GIC,prop)都获得了大幅提升;复合材料Ⅱ型层间断裂韧度随着循环湿热老化天数的增加,呈现阶梯状下降的趋势,而且在循环湿热老化前期,下降幅度最大,为 21.68%。

无人机复合材料壁板Z-pin工艺技术研究

介绍了Z-pin在无人复合材料壁板中的应用及复合材料Z-pin的拉挤工艺,利用热压罐和真空袋压整体Z-pin嵌入工艺,在无人机复合材料层板、板筋结构件、复合材料胶接连接件及泡沫夹层中的应用。对于板件在保持面内抗拉强度的同时,提高无人机复合材料壁板的层间断裂韧性及损伤容限,有效改善了复合材料蒙皮的抗冲击性能。