【摘 要】
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本文将环氧树脂基碳纤维复合材料置于紫外灯光源下进行人工加速老化试验,用以探究长周期紫外老化对环氧树脂基复合材料力学性能的影响.系统测试了复合材料拉伸强度、压缩强度、弯曲强度、表观形貌、红外光谱、X射线荧光光谱等材料性能的变化,对环氧树脂基碳纤维复合材料的紫外老化行为进行了研究.试验结果显示长周期紫外老化后复合材料力学性能出现不同程度的下降,复合材料表面出现孔洞;其红外光谱和XPS谱图表明环氧树脂基体中出现分子链断裂,发生氧化反应.研究结果表明长期紫外照射会破坏环氧树脂基体化学键,造成环氧树脂基体的裂解,破
【机 构】
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航空工业制造院 复合材料技术中心, 北京 101300;空军驻北京地区第六军事代表室, 北京 101300;西南科技大学, 绵阳 621010
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本文将环氧树脂基碳纤维复合材料置于紫外灯光源下进行人工加速老化试验,用以探究长周期紫外老化对环氧树脂基复合材料力学性能的影响.系统测试了复合材料拉伸强度、压缩强度、弯曲强度、表观形貌、红外光谱、X射线荧光光谱等材料性能的变化,对环氧树脂基碳纤维复合材料的紫外老化行为进行了研究.试验结果显示长周期紫外老化后复合材料力学性能出现不同程度的下降,复合材料表面出现孔洞;其红外光谱和XPS谱图表明环氧树脂基体中出现分子链断裂,发生氧化反应.研究结果表明长期紫外照射会破坏环氧树脂基体化学键,造成环氧树脂基体的裂解,破坏树脂/纤维界面,最终导致材料力学性能下降以及材料缺陷的产生.
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碳纤维复合材料(CFRP)被广泛应用于航空领域飞行器结构和部件的制造.由于飞机经常会在一些恶劣条件下工作,碳纤维表面涂层会老化失去原有的性能,飞机服役年份越久,所需剥离涂层厚度越深.采用CO2激光器对CFRP表面涂层进行了定量剥离研究来代替传统机械打磨.实验结果表明,在一定误差允许的范围内,20 W、25 W和30 W的功率下分别能够实现预设的5μm、10μm、20μm的去除量剥离的要求;此外,材料力学性能未出现削弱,满足重新涂装的要求.
为获取共固化黏弹性复合材料梁结构的阻尼性能,建立该结构的动力学解析模型,基于复模量理论和Rayleigh-Ritz法,推导其振动微分方程,并对该方程进行求解,将求解结果同已发表文献结果进行对比,验证理论模型的有效性,利用已验证模型探讨材料和尺寸参数对该结构动力学性能的影响.结果表明:将阻尼膜放置于黏弹性复合材料梁结构中面位置,可获得较理想的阻尼性能;缩短梁的长度、增大阻尼层厚度均可提高结构阻尼性能.
基于UMATHT与USDFLD子程序构建了一个考虑复合材料的各向异性热传导、基体热解、热解产物扩散的复合材料热响应模型,研究了单侧热流环境下玻璃纤维/环氧树脂的热响应规律及在阻燃剂条件下的热反应速率.结果表明:热响应模型预测的温度变化历程和实验的测量值吻合较好,可有效预测玻璃纤维/环氧树脂的温度变化.在相同工况条件下,阻燃改性后的玻璃纤维/环氧树脂相比未改性材料,其温升速率有所降低,阻燃剂促进了热分解反应,使材料表面的密度迅速减小,形成焦炭,热分解率与热分解速率显著提高,剧烈热解区随时间逐渐向绝热面推移的
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