路鹏程
,
毕亚芳
,
王志平
,
张俊
,
张国尚
复合材料学报
doi:10.13801/j.cnki.fhclxb.20160309.002
采用复合材料电热实验平台,测试碳纤维树脂基复合材料(Carbon Fiber Reinforced Polymer,CFRP)电热作用下温度场变化规律,同时从单丝拉伸断裂界面剪切强度、短梁剪切性能变化和剪切断口等多方面揭示电热作用对CFRP力学性能的影响机制。结果表明：电热作用会使 CFRP 整体温度迅速升高,在约4 min时达到稳态温度,随着电流强度的增大,CFRP层板表面温度越高,当电流强度为8 A(0.44 A/mm2)时,CFRP 的表面温度达到151℃；单丝拉伸和短梁剪切界面强度都随着电流强度增加呈现先增加后降低的趋势；小电流时,电热作用产生较少的焦耳热,优化界面性能,提高界面剪切强度,大电流时,电热作用产生的焦耳热过大,对界面产生烧蚀等不可逆损伤,降低了界面结合性能。
关键词:
复合材料
,
电热作用
,
温度场
,
单丝拉伸
,
短梁剪切
王志平
,
叶亮
,
路鹏程
复合材料学报
doi:10.13801/j.cnki.fhclxb.20160418.003
采用复合材料电热试验机对碳纤维/环氧复合材料(CF/EP)单向板进行0.05~0.2 A·mm-2直流电流通电处理,每次通电1.5 h,同时对其电热作用下的表面温度场进行测量；分析电热作用后CF/EP试样的纵向体积电阻和介电性能变化；通过三点弯曲测试表征电热作用前后的弯曲性能。结果表明：试样的温度场随通电时间均呈现先迅速上升后稳态平衡的趋势。低于0.125 A·mm-2的电热作用使温度场分布均匀,纵向体积电阻降低以及介电性能提升；高于0.125 A·mm-2的电热作用使中间区域温度场高于两边区域,纵向体积电阻上升以及介电性能下降。介电常数和损耗角正切随测试频率增大而降低,交流电导率随频率增大先稳定后上升。受电热作用影响最大的损耗角正切可作为特征参量。弯曲性能测试表明,低于0.125 A·mm-2的电热作用使 CF/EP试样的弯曲强度和弯曲模量最大提升11.8%和7.32%,而高于0.125 A·mm-2的电热作用使试样的弯曲强度和弯曲模量最大降低8.26%和6.52%。
关键词:
碳纤维/环氧复合材料
,
电热作用
,
介电
,
界面
,
弯曲性能
