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%。

T800/5228A复合材料层间增韧改性

针对T800/5228A复合材料体系,采用改性聚芳醚酮(PAEK)增韧膜进行层间韧化,设计T800/5228E材料体系。冷场发射扫描电镜显示,T800/5228E层间具有富5228A/富PAEK双连续相结构。张开(Ⅰ)型与剪切(Ⅱ)型韧性试验表明,相比于T800/522A,T800/5228E的GIC与GIIC数值分别提高了68.01%与30.97%,破坏断面显示"钉铆"效应,大量微裂纹以及富PAEK相塑性变形可能主导了上述增韧效果,而张开(Ⅰ)型相比于剪切(Ⅱ)型破坏模式更有利于提供富PAEK组分塑性变形空间则可能是GIC改善效果更佳的缘由。

MWCNTs对碳纤维非褶皱无纺布/环氧层合板力学性能的影响

将羧基化多壁碳纳米管(MWCNTs)添加到TDE85环氧树脂中,然后与碳纤维非褶皱无纺布(C-NCF)复合,制备成[0°/90°/+45°/-45°]S层合板。采用三点弯曲、短梁剪切和单边切口弯曲测试方法以及动态力学性能分析方法,研究了不同含量的MWCNTs对层合板弯曲性能、层间剪切强度(ILSS)、Ⅱ型层间断裂韧性(GⅡC),以及玻璃态转变温度(Tg)的影响。并采用SEM对Ⅱ型试样的断面进行分析。结果表明,MWCNTs的加入显著提高了NCF层合板的力学性能。与空白试样相比,当MWCNTs在树脂中的质量分数为2.0%时,弯曲强度和模量分别提高了约26%和6%;当MWCNTs的质量分数为0.5%时,ILSS、GⅡC、Tg分别提高约14%、27%和14%。