高性能复合材料褶皱夹芯结构的制备及力学性能分析

来源 :重庆大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:W200582166
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褶皱夹芯结构具有优异的力学性能,其尺寸的可设计性可以将其应用在各个领域。但特种纸的克重和浸胶量对其力学性能的影响研究较少,故本文从制备工艺、实验表征、有限元模拟方面研究了不同克重的特种纸和不同浸胶量对褶皱夹芯结构力学性能的影响,主要开展以下工作:(1)探索了真空吸附一次成型工艺,通过特种纸纸浆来直接制备V-型褶皱芯子,对芯子的几何尺寸进行了分析,发现因短切纤维在打浆过程中会产生细小的纤维碎片,在真空吸附过程中,模具会优先吸附尺寸较小的纤维碎片,导致试样出现顶部、中部和底部纤维尺寸出现差异。(2)结合特种纸的尺寸和相关实验标准来确定芯子的几何尺寸并设计模具,进行二次成型制备褶皱芯子,探讨了温度和压力的影响,确定最佳的工艺参数,测量发现制备得到的芯子尺寸与设计的尺寸吻合较好,并用此工艺制备不同克重、不同浸胶量的V-型褶皱芯子。(3)通过压缩实验系统研究了特种纸的克重和浸胶量对夹芯结构平压性能的影响,得到了夹芯结构的平压强度和弹性模量,实验结果表明特种纸克重为261.8g/m~2、浸胶量为58%的V-型褶皱夹芯结构的压缩性能最好。在本文所选的四个克重系列、三个浸胶量分组中,当特种纸的克重一定时,随着浸胶量的增大,结构的平压强度增大,芯子的失效形式由皱曲转变为脆性断裂;当浸胶量一定时,结构的平压强度随特种纸克重的增大而增大,而芯子壁面越容易表现出分层的失效形式。通过对克重为134.4 g/m~2的夹芯板压缩有限元模拟与实验对比,发现模拟得到的弹性模量大于实验得到的弹性模量。(4)通过弯曲实验方法系统研究了特种纸的克重和浸胶量对夹芯结构剪切性能的影响,得到芯子的剪切强度,实验结果表明特种纸克重为160 g/m~2、浸胶量为59%的V-型褶皱夹芯结构的芯子剪切强度最大。在本文所选的四个克重系列、三个浸胶量分组中,随着浸胶量的增大,芯子的失效形式由单一壁面皱曲转变为壁面皱曲、分层、撕裂多种形式并存;随着特种纸克重的增大,芯子的失效形式由单一壁面皱曲转变为壁面皱曲、分层、撕裂、脱粘多种形式并存。通过对克重为134.4 g/m~2的夹芯梁弯曲有限元模拟与实验对比,发现模拟得到的芯子剪切强度均大于实验得到的剪切强度。
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