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《哈尔滨工程大学》 2018年
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混杂改性树脂及其纤维增强复合材料力学性能研究

段志伟  
【摘要】:树脂基复合材料具有强度高,可设计性强,制备工艺简单,易于工业生产等诸多优点,在航空航天、船舶、汽车、建筑以及生活用品等方面得到了广泛的应用。树脂基复合材料通常由基体和增强相两部分组成,环氧基体复合材料是目前在众多领域应用最为广泛的一种基体,由于其高度交联结构导致其韧性较差,因此这就进一步造成了纤维增强环氧基复合材料层间韧性较差,进而限制了其承载能力。另一方面,树脂基复合材料在实际使用过程中,因材料的组分的不同而导致在不同的应变率载荷条件以及不同的环境温度中表现出不同的力学特性。因此,论文首先针对单一、混杂形式的颗粒增强环氧树脂基体在准静态载荷下的力学性能进行了分析;其次,基于分离式霍普金森压杆技术对单一、混杂形式的颗粒增强环氧树脂基体的动态力学性能进行了研究,最后,对单一、混杂形式的颗粒改性纤维增强树脂基复合材料的基本力学性能、层间增韧以及在不同环境温度下,纳米颗粒改性对其力学性能的影响进行了探讨。论文的主要内容包含以下几方面:(1)针对不同类型的颗粒改性基体以及纤维增强复合材料,采用纳米颗粒分散工艺、真空辅助成型工艺、真空热压成型工艺等制备了相应的力学性能测试试样。根据国标以及ASTM标准对相关试样进行了力学性能表征,同时基于二维数字图像相关技术以及分离式霍普金森压杆技术对所制备的颗粒增强树脂基复合材料的动态力学性能进行了表征。(2)通过实验研究了50nm、100nm、200nmAl_2O_3颗粒改性环氧树脂的在准静态载荷下的拉伸、断裂性能。结合细观力学连续渐进损伤模型,对颗粒的尺寸效应引起的增韧机理的不同进行了探讨。同时基于分离式霍普金斯压杆及数字图像相关技术,对三种颗粒的动态断裂性能进行了研究,并对冲击在下颗粒的尺寸效应以及增韧机理进行了分析。研究结果表明:纳米Al_2O_3颗粒改性环氧树脂的拉伸强度和断裂韧性值可以提高80%以上,在准静态载荷下,颗粒尺寸越小,拉伸强度和断裂韧性值越大,而在动载荷作用下,断裂韧性随着颗粒尺寸的增大而增加。(3)对通过偶联剂改性的50nm、1μm Al_2O_3颗粒和多壁碳纳米管以单一及混杂的方式改性环氧树脂的准静态拉伸、断裂性能进行了试验研究,研究发现,通过颗粒的尺寸混杂,可以更加有效提高环氧树脂的准静态断裂韧性。(4)基于分离式霍普金森压杆对偶联剂改性的50nm、1μm Al_2O_3颗粒和多壁碳纳米管以单一及混杂的方式改性环氧树脂,在800/s,1200/s,1500/s三种应变率下的动态压缩性能进行了实验研究。试验结果表明:随着加载应变率的提升,不同类型环氧树脂的动态压缩的应力-应变曲线中,非线性阶段会变小;在不同应变率下,对于同一试样其动态压缩强度和失效应变都会有一定的差异。(5)对采用50nm,1μm Al_2O_3,短切碳纤维三种不同尺度的颗粒以单一及混杂的方式改性环氧乙烯基树脂的拉伸、压缩及弯曲性能进行了实验研究,研究发现采用微米Al_2O_3/短切碳纤维改性树脂,其拉伸、弯曲及压缩性能均能够得到有效提升,采用混杂方式改性树脂,通过颗粒尺寸混杂增韧效果明显。(6)对采用纳米颗粒附着在碳纤维表面增强热塑性基体及多尺度颗粒改性玻璃纤维环氧基体的层合板的力学性能及层间断裂性能进行了进行了试验研究。研究发现当纳米颗粒在纤维表面分散均匀时,可以有效提高界面强度,若在纤维表面存在颗粒团聚,则会降低界面强度,同时颗粒在纤维表面的分散程度会影响试样在失效过程中的能量耗散机制。(7)纳米Al_2O_3颗粒改性玻璃纤维在低温服役环境以及高低温循环服役环境下的力学性能进行了实验研究,通过采用模量损伤系数、强度衰减系数来表征环境温度对层合板力学性能的影响规律,发现当纳米颗粒质量分数控制1%以内,GFRP在低温服役环境的力学性能有较大的提升。在高低温循环温度条件下,改性和未改性的GFRP的拉伸和弯曲性能会随着温度循环次数的增加而降低,但在循环次数较小时(小于25次),可以消除其材料在制备过程形成的内部残余应力,从而能提高力学性能。
【学位授予单位】:哈尔滨工程大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2018
【分类号】:TQ327

【参考文献】
中国期刊全文数据库 前1条
1 潘兵;吴大方;夏勇;;数字图像相关方法中散斑图的质量评价研究[J];实验力学;2010年02期
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1 刘方;纳米颗粒改性环氧树脂及其复合材料力学性能研究[D];哈尔滨工程大学;2014年
【共引文献】
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1 王涛;;聚碳酸酯裂尖应力银纹萌生机制研究[J];中国胶粘剂;2015年12期
2 刘光利;姜红艳;;数字散斑相关方法的原理及土木工程应用简介[J];安徽建筑大学学报;2015年06期
3 毛建国;张佩泽;沈峘;程百顺;梁中汉;;基于反向映射法逆向描述数字散斑变形的方法[J];光电子·激光;2015年12期
4 李婧宇;朱飞鹏;雷冬;;三维DIC在铸铁拉伸试验中的应变测量精度研究[J];力学季刊;2015年03期
5 徐飞鸿;时明雪;张樟;;修正相关系数矩阵的曲面拟合法变形测量[J];长沙理工大学学报(自然科学版);2015年03期
6 徐飞鸿;时明雪;郑璐;;梯度-曲面拟合法的亚像素位移测量算法[J];光学技术;2015年05期
7 林义闽;吕乃光;娄小平;董明利;;用于弱纹理场景三维重建的机器人视觉系统[J];光学精密工程;2015年02期
8 姜爱民;李高春;郭宇;邱欣;王玉峰;;黏接界面试件拉伸变形破坏过程的数字散斑相关方法分析[J];航空动力学报;2014年05期
9 苏兰海;马祥华;任宝民;毕佳;刘丹丹;;高温条件下物体面内位移的非接触式检测[J];北京科技大学学报;2013年12期
10 肖晨;陈金龙;张晓川;王宗涛;;基于力学机理的聚碳酸酯损伤识别方法研究[J];工程塑料应用;2013年10期
中国博士学位论文全文数据库 前2条
1 李晶晶;水泥路面环氧抗滑磨耗层材料与结构特性研究[D];长安大学;2018年
2 段志伟;混杂改性树脂及其纤维增强复合材料力学性能研究[D];哈尔滨工程大学;2018年
【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前4条
1 潘兵;谢惠民;夏勇;王强;;数字图像相关中基于可靠变形初值估计的大变形测量[J];光学学报;2009年02期
2 潘兵;谢惠民;;数字图像相关中基于位移场局部最小二乘拟合的全场应变测量[J];光学学报;2007年11期
3 潘兵;谢惠民;戴福隆;;数字图像相关中亚像素位移测量算法的研究[J];力学学报;2007年02期
4 潘兵,谢惠民,续伯钦,戴福隆;数字图像相关中的亚像素位移定位算法进展[J];力学进展;2005年03期
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1 武卫莉;陈喆;;硅橡胶/氟橡胶并用胶的制备及力学性能[J];高分子通报;2017年09期
2 李鸿玮;;城市生活垃圾的力学性能测试探讨[J];高考;2016年27期
3 贺向清;;当前力学性能测试技术发展概况[J];科学家;2017年11期
4 王从祥,刘仙山,龙满林;预退火处理对奥贝球铁力学性能的影响[J];热加工工艺;2003年01期
5 梅兴波;织物力学性能研究的神经网络方法[J];北京纺织;2000年04期
6 ;力学性能二级人员取证复习参考题(之三)解答[J];理化检验(物理分册);1998年04期
7 ;力学性能二级人员取证复习参考题(之一)解答[J];理化检验(物理分册);1997年12期
8 王松林;;船轴的热处理及其力学性能[J];大型铸锻件;1987年03期
9 马眷荣;黎晓瑞;赵宏;金宗哲;;ZrO_2/Al_2O_3陶瓷的力学性能评价Ⅰ:高温弹性模量[J];建筑材料科学研究院院刊;1987年01期
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3 宋卫东;刘海燕;宁建国;;钨合金力学性能及微观结构研究[A];庆祝中国力学学会成立50周年暨中国力学学会学术大会’2007论文摘要集(下)[C];2007年
4 徐献忠;施力;刘雯雯;刘大全;郭惠丽;库丹;;食品的力学性能与人类咬合过程参量的关系[A];中国力学大会——2013论文摘要集[C];2013年
5 王综轶;王元清;杜新喜;衡月昆;秦中华;;有机玻璃(亚克力)的力学性能及其工程应用[A];第十五届全国现代结构工程学术研讨会论文集[C];2015年
6 温茂萍;张葵阳;李明军;朱风云;陶磊;;垫层材料的力学性能测试[A];中国工程物理研究院科技年报(1998)[C];1998年
7 杨文;赵丽滨;张建宇;;石英/酚醛复合材料高温力学性能研究[A];北京力学会第19届学术年会论文集[C];2013年
8 张东升;Reprogel Robert K;Arola D D;;牙本质力学性能测试及性能初探[A];中国力学学会学术大会'2005论文摘要集(上)[C];2005年
9 白斌;阮涛;刁晓亮;;涂刷厚型钢结构防火涂料的钢梁火灾中力学性能及垮塌预测研究[A];2015中国消防协会科学技术年会论文集[C];2015年
10 高丽兰;陈旭;高红;;各向异性导电胶膜的力学性能研究[A];中国力学大会——2013论文摘要集[C];2013年
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1 王艳萍;2200℃的科学之花[N];中国建材报;2017年
2 中航工业强度所副总工程师 杨胜春;创新复材力学性能表征与测试研究[N];中国航空报;2016年
3 长江;利用稀土提高镁合金的高温力学性能[N];中国有色金属报;2017年
4 王华;大厚度海洋平台用钢的组织和力学性能[N];世界金属导报;2013年
5 王勇 汪洪峰;连铸坯裂纹与钢的高温力学性能研究[N];世界金属导报;2015年
6 余万华;CQE-热轧钢卷的力学性能控制模型[N];世界金属导报;2009年
7 信瑞山 马庆贤 李卫旗;低碳钢内裂纹修复的组织及力学性能[N];世界金属导报;2016年
8 ;钢材力学性能的主要指标有哪些?[N];物资信息报;2005年
9 Mohamed Fouad Emam;应用热机械控轧工艺提高API X-60力学性能[N];世界金属导报;2009年
10 ;热轧带钢力学性能在线监控系统(待续)[N];世界金属导报;2001年
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1 段志伟;混杂改性树脂及其纤维增强复合材料力学性能研究[D];哈尔滨工程大学;2018年
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2 刘珂;Cu-Zn与Mg-Zn二元系的扩散行为与力学性能研究[D];广西大学;2018年
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4 朱震阳;二硫化钨改性聚四氟乙烯力学性能及其在摩擦摆支座中的应用研究[D];广州大学;2018年
5 马鹏;用低温压力诱导流动成型法提高PA6\PP的力学性能及其微观结构的研究[D];东华大学;2009年
6 刘鹏;TiC、TiN增强粒子尺寸、分布和混合对铁基复合材料的力学性能模拟研究[D];东北大学;2015年
7 李仲杰;纳米晶LPSO相颗粒增强镁基复合材料制备工艺及力学性能研究[D];山东大学;2018年
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