孙士勇
,
王灿
,
陈浩然
复合材料学报
对界面含短纤维的复合材料夹芯梁增韧特性进行了实验和数值研究.采用真空辅助树脂注射工艺制成复合材料夹芯梁,并测定了含增强与未增强复合材料夹芯梁的界面断裂韧性.基于单根短纤维在界面裂纹扩展时其剥离和拔出过程产生的能量耗散,建立了相应的细观模型.然后,假设短纤维在界面内随机均匀分布,得到在单位面积下短纤维能量耗散的宏观表达式.在宏观尺度上,建立了用于界面裂纹扩展分析的双悬臂梁有限元模型,通过引入非线性弹簧单元,以反映界面短纤维所产生的桥联特征,并采用虚裂纹闭合技术计算了裂纹尖端的能量释放率.通过典型复合材料夹芯梁断裂分析和参数讨论,证实了本文中提出的随机分布细观模型预测短纤维耗散能量的有效性.实验及数值结果表明,在复合材料夹芯结构界面中引入短纤维将是一种提高其界面断裂韧性的有效措施.
关键词:
复合材料夹芯梁
,
界面增韧
,
短纤维
,
均匀分布
,
虚裂纹闭合技术
孙直
,
石姗姗
,
孙士勇
,
陈浩然
,
胡晓智
复合材料学报
为研究芳纶短纤维对复合材料夹芯材料/结构的界面及性能的影响,对具有芳纶短纤维增韧界面的碳纤维-泡沫铝夹芯梁进行了试验和细观增韧机制研究.在夹芯梁制备过程中,在碳纤维-泡沫铝界面加入低密度芳纶短纤维薄膜,通过短纤维的桥联作用,提高夹芯梁的界面黏接性能.研究了芳纶纤维增韧对夹芯梁面内压缩性能和破坏模态的影响,采用非对称双悬臂梁(ADCB)试验测量了不同增韧参数条件下,碳纤维表板与泡沫铝芯体之间的临界能量释放率.试验结果显示:在相同增韧参数条件下,Kevlar纤维增韧夹芯梁的面内压缩性能和界面临界能量释放率均较好,而混杂长度Kevlar纤维的界面增韧效果最优.通过对试件断面的SEM观测,分析了芳纶纤维增韧的细观增韧机制.
关键词:
复合材料夹芯梁
,
界面增韧
,
芳纶纤维
,
低密度短纤维薄膜
,
桥联作用
