环氧/玻纤复合材料力学性能研究

论文摘要

环氧/玻纤复合材料由于比强度高、可设计性好、质量轻、抗疲劳性强、耐化学腐蚀、制造成本低等优点,在飞机舱内地板、壁板、隔板、天花板、行李舱、货舱内衬等部件方面得到广泛的应用。但是环氧/玻纤复合材料在使用过程中不可避免地会受到各种复杂气候的影响,因此,开展温度以及温度和湿度相互作用对其力学性能影响规律的研究,对飞机的飞行安全以及新型材料飞机内饰材料的研究具有重大意义。本文主要研究了牌号为Repreg-7020和Repreg-7030两种环氧/玻纤复合材料不同温度下的拉伸、压缩、弯曲、层间剪切、纵横剪切力学性能,得出了如下主要结果：Repreg-7020和Repreg-7030的干湿态拉伸、压缩、弯曲、层间剪切、纵横剪切强度随温度的升高而降低。干态两种材料的拉伸模量和弯曲模量随温度的升高而降低,而压缩模量随温度的升高先增大后减小,在室温时模量最大。两种材料的纵横剪切模量随温度的升高先降低后升高,在71℃模量最小。Repreg-7020和Repreg-7030经湿态处理后,各种力学性能指标均有不同程度下降,并随着温度的升高降低幅度呈增大趋势。相同试验温度下的Repreg-7020拉伸、压缩、纵横剪切强度和模量均高于Repreg-7030; Repreg-7020干态弯曲强度和模量大于Repreg-7030,而两者湿态弯曲强度和模量,在室温Repreg-7020比Repreg-7030大的多,但在71℃和93℃时,两种材料的弯曲强度和模量相差很小；两种材料的层间剪切强度随着温度的升高两种材料的强度相差越来越小,在93℃时几乎相等。拉伸、压缩SEM断口分析表明：低温时树脂与玻纤结合紧密,纤维是以纤维束形式拔出,随着温度的升高以及湿态处理后,拔出纤维表面粘附少量树脂,拉伸断面出现单根纤维拔出孔洞。弯曲、层间剪切、纵横剪切试样断裂宏观形貌分析表明：低温时弯曲破坏发生在试样下表面处,层间剪切破坏发生在试样中间位置,纵横剪切断口较平整,纤维拔出较短,随着温度的升高,弯曲和层间剪切破坏在试样的整个横截面上发生,纵横剪切破坏时发生了明显的颈缩、分层现象,拔出纤维长度明显增加。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 复合材料发展史
• 1.2 复合材料的定义、分类和特性
• 1.2.1 复合材料的定义
• 1.2.2 复合材料的分类
• 1.2.3 复合材料的特性
• 1.3 环氧树脂的定义、分类和特性
• 1.3.1 环氧树脂的定义与分类
• 1.3.2 环氧树脂的特性
• 1.4 玻璃纤维的定义、分类及应用
• 1.4.1 玻璃纤维的定义及分类
• 1.4.2 玻璃纤维的物理性质
• 1.4.3 玻璃纤维的应用
• 1.5 环氧/玻纤复合材料国内外研究现状
• 1.5.1 环氧/玻纤复合材料国外研究现状
• 1.5.2 环氧/玻纤复合材料国内研究现状
• 1.6 本文研究的目的和意义
• 1.7 本文研究的主要内容
• 2 环氧/玻纤复合材料拉伸力学性能及断裂机理
• 2.1 引言
• 2.2 试验材料及试验方法
• 2.2.1 试验材料
• 2.2.2 试验方法
• 2.3 试验结果与讨论
• 2.3.1 温度对环氧/玻纤复合材料拉伸性能影响
• 2.3.2 湿态处理对环氧/玻纤复合材料影响规律
• 2.3.3 树含量对环氧/玻纤复合材料影响规律
• 2.3.4 拉伸断口SEM分析
• 2.4 本章小结
• 3 环氧/玻纤复合材料压缩力学性能及断裂机理
• 3.1 引言
• 3.2 试验方法及试验设备
• 3.3 试验结果与讨论
• 3.3.1 温度对环氧/玻纤复合材料压缩性能影响
• 3.3.2 湿态处理对环氧/玻纤复合材料压缩性能影响
• 3.3.3 树脂含量对环氧/玻纤复合材料压缩性能影响
• 3.3.4 压缩断口SEM分析
• 3.4 本章小结
• 4 环氧/玻纤复合材料弯曲力学性能及断裂机理
• 4.1 引言
• 4.2 试验方法及试验设备
• 4.3 试验结果与讨论
• 4.3.1 温度对环氧/玻纤复合材料弯曲性能的影响
• 4.3.2 湿态处理对环氧/玻纤复合材料弯曲性能的影响
• 4.3.3 树脂含量对环氧/玻纤复合材料弯曲性能的影响
• 4.3.4 弯曲断裂宏观形貌分析
• 4.4 本章小结
• 5 环氧/玻纤复合材料层间剪切力学性能及断裂机理
• 5.1 引言
• 5.2 试验方法及试验设备
• 5.3 试验结果与讨论
• 5.3.1 温度对环氧/玻纤复合材料层间剪切性能的影响
• 5.3.2 湿态处理对环氧/玻纤复合材料层间剪切性能的影响
• 5.3.3 树脂含量对环氧/玻纤复合材料层间剪切性能的影响
• 5.3.4 层间剪切断裂宏观形貌分析
• 5.4 本章小结
• 6 环氧/玻纤复合材料纵横剪切力学性能及断裂机理
• 6.1 引言
• 6.2 试验方法及试验设备
• 6.3 试验结果与讨论
• 6.3.1 温度对环氧/玻纤复合材料纵横剪切性能的影响
• 6.3.2 湿态处理对环氧/玻纤复合材料纵横剪切性能的影响
• 6.3.3 树脂含量对环氧/玻纤复合材料纵横剪切性能的影响
• 6.3.4 纵横剪切断裂宏观形貌
• 6.4 本章小结
• 7 结论
• 参考文献
• 致谢