對不同鋪層角度的碳纖維/環(huán)氧樹脂形狀記憶復合材料（SMC）層合板的彎曲回復性能進行了研究。結果表明,[±θ]_s鋪層方式的SMC層合板的形狀回復率、回復力均隨著鋪層角度增大而減小,回復時間隨著鋪層角度增大而增大,其中鋪層角度增大至45°后,回復時間開始出現大幅的增加,鋪層角度增大至60°后,回復率開始出現大幅的降低。對SMC層合板進行了15次的賦形-回復循環(huán)過程,發(fā)現不同鋪層角度SMC層合板均能保持較穩(wěn)定的形狀記憶回復率和回復時間。但在鋪層角度0³0°的范圍內,層合板的形狀回復力隨著鋪層角度增大而減小。最后分析了不同鋪層角度SMC層合板的局部損傷,結果表明,[0]₄和[±15]_s鋪層方式的SMC層合板基體已達到了其極限剪切應變,基體發(fā)生嚴重破壞,并且會隨著賦形次數的增加而加劇。 

【文章來源】：材料導報. 2017,31(20)北大核心EICSCD

【文章頁數】：6 頁

【部分圖文】：

圖１回復率和回復力測試原理示意圖Ｆｉｇ．１Ｓｃｈｅｍａｔｉｃｄｉａｇｒａｍｏｆｔｅｓｔｐｒｉｎｃｉｐｌｅｆｏｒｒｅｃｏｖｅｒｙ

復合材料的形狀回復率會有所降低�？梢�，鋪層角度的增大可降低此種鋪層方式層合板的回復率，鋪層角度增大至６０°后，此現象更為明顯。圖２不同鋪層角度ＳＭＣ的回復率隨賦形次數增加的變化曲線Ｆｉｇ．２ＶａｒｉａｔｉｏｎｓｏｆｒｅｃｏｖｅｒｙｒａｔｉｏｗｉｔｈｓｈａｐｉｎｇｓｅｘｐｅｒｉｅｎｃｅｄｆｏｒｄｉｆｆｅｒｅｎｔｐｌｙａｎｇｌｅｓＳＭＣｌａｍｉｎａｔｅｓ另外，不同鋪層角度ＳＭＣ層合板的回復率隨著賦形－回復循環(huán)次數（１５次）的增加并沒有出現明顯的降低或大幅的波動（保持較低的離散率），即該形狀記憶復合材料在多次賦形－回復循環(huán)過程中均能保持穩(wěn)定形狀記憶回復率。２．２鋪層角度對形狀記憶回復力的影響圖３為不同鋪層角度ＳＭＣ層合板第一次彎曲賦形－回復過程中的回復力變化曲線。圖３不同鋪層角度ＳＭＣ層合板在回復過程中的回復力變化曲線Ｆｉｇ．３ＶａｒｉａｔｉｏｎｓｏｆｒｅｃｏｖｅｒｙｆｏｒｃｅｉｎｔｈｅｒｅｃｏｖｅｒｙｐｒｏｃｅｓｓｆｏｒＳＭＣｌａｍｉｎａｔｅｓｗｉｔｈｄｉｆｆｅｒｅｎｔｐｌｙａｎｇｌｅｓ由圖３可知，在一次賦形－回復過程中，形狀回復力在回復初始時處于最大值，然后隨著回復角度的增大逐漸減校當形狀完全回復時，回復力趨于零。這是因為材料的形狀回復力源于賦形時材料所凍結的能量，因此變形越大，儲存的能量越大，在相同條件下所釋放的能量也越大。對比不同鋪層角度ＳＭＣ層合板的回復力，可以發(fā)現，鋪層角度的增加明顯減小了該鋪層結構層合板的回復力。這是因為不同鋪層角度ＳＭＣ層合板的彎曲剛度不同，從而導致在同一彎曲曲率時的彎矩不同。其中［±１５］ｓ和［±３０］ｓ鋪層

不同鋪層角度ＳＭＣ的回復率隨賦形次數增加的變化曲線Ｆｉｇ．２ＶａｒｉａｔｉｏｎｓｏｆｒｅｃｏｖｅｒｙｒａｔｉｏｗｉｔｈｓｈａｐｉｎｇｓｅｘｐｅｒｉｅｎｃｅｄｆｏｒｄｉｆｆｅｒｅｎｔｐｌｙａｎｇｌｅｓＳＭＣｌａｍｉｎａｔｅｓ另外，不同鋪層角度ＳＭＣ層合板的回復率隨著賦形－回復循環(huán)次數（１５次）的增加并沒有出現明顯的降低或大幅的波動（保持較低的離散率），即該形狀記憶復合材料在多次賦形－回復循環(huán)過程中均能保持穩(wěn)定形狀記憶回復率。２．２鋪層角度對形狀記憶回復力的影響圖３為不同鋪層角度ＳＭＣ層合板第一次彎曲賦形－回復過程中的回復力變化曲線。圖３不同鋪層角度ＳＭＣ層合板在回復過程中的回復力變化曲線Ｆｉｇ．３ＶａｒｉａｔｉｏｎｓｏｆｒｅｃｏｖｅｒｙｆｏｒｃｅｉｎｔｈｅｒｅｃｏｖｅｒｙｐｒｏｃｅｓｓｆｏｒＳＭＣｌａｍｉｎａｔｅｓｗｉｔｈｄｉｆｆｅｒｅｎｔｐｌｙａｎｇｌｅｓ由圖３可知，在一次賦形－回復過程中，形狀回復力在回復初始時處于最大值，然后隨著回復角度的增大逐漸減校當形狀完全回復時，回復力趨于零。這是因為材料的形狀回復力源于賦形時材料所凍結的能量，因此變形越大，儲存的能量越大，在相同條件下所釋放的能量也越大。對比不同鋪層角度ＳＭＣ層合板的回復力，可以發(fā)現，鋪層角度的增加明顯減小了該鋪層結構層合板的回復力。這是因為不同鋪層角度ＳＭＣ層合板的彎曲剛度不同，從而導致在同一彎曲曲率時的彎矩不同。其中［±１５］ｓ和［±３０］ｓ鋪層的層合板的形狀回復力不符合上述規(guī)律，這是由于［±１５］ｓ鋪層的層合板折彎處出現了比［±３０］ｓ層合板更嚴重的局部損傷［１８

【參考文獻】：
期刊論文
[1]鋪層角度對形狀記憶復合材料層合板性能的影響[J]. 陳巧峰,李文曉,房光強,彭福軍.  工程塑料應用. 2014(04)
[2]單向EMC層合板折疊變形時面內/面外屈曲形式的判據[J]. 熊志遠,王正道,李豫彰,李鄭發(fā),暢若妮.  工程力學. 2010(06)

博士論文
[1]形狀記憶聚合物復合材料折疊變形機理的研究[D]. 熊志遠.北京交通大學 2010

碩士論文
[1]新型形狀記憶環(huán)氧樹脂的二次固化研究[D]. 石晗.哈爾濱工業(yè)大學 2011
[2]基于形狀記憶復合材料的展開天線設計[D]. 程清.哈爾濱工業(yè)大學 2011
[3]形狀記憶環(huán)氧樹脂的制備及性能研究[D]. 賴學平.哈爾濱工業(yè)大學 2007



本文編號：3558477