湿热/高温环境对碳/双马复合材料低速冲击性能的影响

来源 :沈阳航空航天大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:Ling_Hun
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本文以T700/HT280复合材料及其基体树脂为研究对象,对其进行湿热(80℃、85%RH)及高温(200℃)环境老化处理,利用电子天平、动态力学热分析(DMA)、超声C扫描、扫描电子显微镜等手段分析了湿热及高温环境老化处理对材料力学性能及低速冲击性能的影响。结果表明:树脂和复合材料在湿热环境下的吸湿率与高温环境下的质损率的变化规律相似,均表现为先迅速增加后缓慢增加最后趋于稳定。树脂和复合材料在湿热环境下的饱和吸湿率分别为3%和1%,高温环境下的最大质损率分别为1.3%和0.6%。复合材料受环境老化影响质量发生变化的主要来源于基体树脂质量的变化。湿热及高温对材料的力学性能造成了一定影响。长期处于湿热环境中,材料因湿应力、热应力及水分子的进入等因素综合作用,静态力学性能均低于原始状态。长期处在200℃的高温环境中,材料受到后固化与物理老化的共同影响,短时间内性能有改善的趋势,但随着时间的延长,老化占据主导地位,性能下降,低于原始状态。通过测试湿热及高温老化处理前后树脂及复合材料的动态力学性能分析发现,湿热对材料的Tg影响不大,出现“偏峰”现象,归因于纤维与树脂发生界面局部脱粘。高温使Tg升高,表明高温使材料产生后固化效应,交联密度升高。通过目测与超声C扫描分析环境处理前后材料的冲击损伤可知,湿热与高温环境对材料造成一定损伤,高温造成的损伤更为严重。随着冲击能量的增加冲击吸收能不断增大,冲击能量达到60J时,材料发生贯穿式损伤。湿热及高温环境老化处理后的复合材料,其冲击后压缩强度随冲击能量的增大而减小。冲击能量为30J-40J条件下可以有效地表征出湿热与高温环境老化的损伤效应。将有限元模拟结果与实际损伤结果进行对比,可知有限元模型能很好的模拟分析低速冲击的过程与结果。
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