研究正交鋪層的碳纖維增強環(huán)氧樹脂基復(fù)合材料（CFRP）在超低溫的環(huán)境下的彎曲性能和損傷破壞形式。對復(fù)合材料試樣進行不同時間的液氧浸泡處理和不同次數(shù)的常溫/液氧溫度熱循環(huán)處理來模擬液氧燃料貯箱使用工況,通過配有超低溫試驗裝置的力學(xué)試驗機研究CFRP在不同超低溫條件處理前后的低溫彎曲強度和彎曲模量的變化規(guī)律;采用掃描電子顯微鏡（SEM）對破壞前后試樣的微觀形貌進行分析。結(jié)果表明,經(jīng)過液氧浸泡及常溫/液氧溫度熱循環(huán)處理的CFRP的超低溫彎曲強度和模量變化趨勢基本一致,均隨時間和循環(huán)次數(shù)的增加先下降后上升,這種變化規(guī)律與其超低溫環(huán)境下材料的微觀結(jié)構(gòu)變化密切相關(guān)。結(jié)合CFRP破壞前后的宏觀和微觀結(jié)構(gòu)特性以及微裂紋的擴展規(guī)律,揭示了正交鋪層CFRP超低溫彎曲性能變化的機理。 

【文章來源】：宇航學(xué)報. 2016,37(05)北大核心EICSCD

【文章頁數(shù)】：7 頁

【部分圖文】：

常溫/超低溫循環(huán)裝置及循環(huán)中的試樣Fig．1Ｒoomtemperaturecryogeniccyclingdeviceandsamples

匝槭保?≡裎露群鴕貉?－183℃)相近且性能穩(wěn)定的液氮(－196℃)來替代液氧作為低溫介質(zhì)使用。由于目前沒有適用于低溫測試的試驗標準，本文根據(jù)室溫試驗標準GB/T1446－2005纖維增強塑料彎曲性能試驗方法進行彎曲試驗，分析時采用線性初始失穩(wěn)撓度，彎曲模量的計算公式如下:Ef=l3ΔP4bh3ΔS式中:Ef表示彎曲彈性模量，ΔP表示載荷－撓度曲線上初始直線段的載荷增量，ΔS表示與載荷增量ΔP對應(yīng)的跨距中點處的撓度增量。試驗設(shè)備為100kN的電液伺服試驗機和可以浸泡在液氮中的三點彎曲試驗裝置，如圖2所示。在進行超低溫彎曲試驗時，液氮完全淹沒試樣和夾具，試驗過程均在液氮環(huán)境中完成，以保證試驗的低溫環(huán)境。試樣進行常溫彎曲試驗和低溫彎曲試驗的圖片如圖3所示。圖2電液伺服試驗機和充滿液氮的三點彎曲試驗裝置Fig．2Electro-hydraulicservotestingmachineandthree-pointbendingdevicefilledwithliquidnitrogen圖3室溫和低溫彎曲試驗Fig．3Bendingtestsatroomtemperatureandlowtemperature2結(jié)果和討論由于液氧燃料貯箱是在液氧溫度下長期工作，而復(fù)合材料長期在低溫下的性能會發(fā)生較大變化，因此，需要研究不同浸泡時間對復(fù)合材料的損傷及低溫力學(xué)性能的影響。同時液氧燃料貯箱服役時要承受超低溫下的內(nèi)外壓作用，在裝卸燃料時，還要承受溫度和載荷的多次循環(huán)作用，所以需要了解不同常溫/液氧溫度熱循環(huán)次數(shù)后的損傷情況及對彎曲性能的影響。采用掃描電子顯微鏡對低溫處理及彎曲試驗后的試樣進行觀察，根據(jù)不同處理條件下層620宇航學(xué)報第37卷

1446－2005纖維增強塑料彎曲性能試驗方法進行彎曲試驗，分析時采用線性初始失穩(wěn)撓度，彎曲模量的計算公式如下:Ef=l3ΔP4bh3ΔS式中:Ef表示彎曲彈性模量，ΔP表示載荷－撓度曲線上初始直線段的載荷增量，ΔS表示與載荷增量ΔP對應(yīng)的跨距中點處的撓度增量。試驗設(shè)備為100kN的電液伺服試驗機和可以浸泡在液氮中的三點彎曲試驗裝置，如圖2所示。在進行超低溫彎曲試驗時，液氮完全淹沒試樣和夾具，試驗過程均在液氮環(huán)境中完成，以保證試驗的低溫環(huán)境。試樣進行常溫彎曲試驗和低溫彎曲試驗的圖片如圖3所示。圖2電液伺服試驗機和充滿液氮的三點彎曲試驗裝置Fig．2Electro-hydraulicservotestingmachineandthree-pointbendingdevicefilledwithliquidnitrogen圖3室溫和低溫彎曲試驗Fig．3Bendingtestsatroomtemperatureandlowtemperature2結(jié)果和討論由于液氧燃料貯箱是在液氧溫度下長期工作，而復(fù)合材料長期在低溫下的性能會發(fā)生較大變化，因此，需要研究不同浸泡時間對復(fù)合材料的損傷及低溫力學(xué)性能的影響。同時液氧燃料貯箱服役時要承受超低溫下的內(nèi)外壓作用，在裝卸燃料時，還要承受溫度和載荷的多次循環(huán)作用，所以需要了解不同常溫/液氧溫度熱循環(huán)次數(shù)后的損傷情況及對彎曲性能的影響。采用掃描電子顯微鏡對低溫處理及彎曲試驗后的試樣進行觀察，根據(jù)不同處理條件下層620宇航學(xué)報第37卷

【參考文獻】：
期刊論文
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