玻纤增强复合材料的力学性能与微观损伤机理研究

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风机叶片的服役环境比较恶劣,叶片处于非均匀流风力场和地球重力引起的重力场中,其受载荷情况非常复杂。加之,叶片不仅要承受交变的机械负载,还要经受风沙气固两相颗粒冲刷磨损,雷击,冰雪,强紫外光线辐射以及近海地区的湿热老化。因此,易导致叶片出现损伤失效。本文主要采用力学试验与环境老化试验相结合的方法,研究了具有不同树脂基体和铺层方式的叶片复合材料由静态与动态载荷引起的损伤及失效行为。  首先,通过对玻纤增强环氧乙烯基酯树脂(GF/EVE)和玻纤增强不饱和聚酯树脂(GF/UP)复合材料的多轴向铺层设计试件进行低速冲击、拉伸、弯曲和剪切破坏性力学试验,得到试件的冲击韧性、拉伸、弯曲与剪切性能参数。分析了冲击、拉伸、弯曲和剪切载荷作用下产生的损伤及失效模式,并基于SEM与超声C扫描成像检测(C-SAM)对复合材料的微观界面脱粘机理及损伤演化行为进行阐释。  其次,利用微脱粘试验法对玻璃纤维/环氧树脂单丝复合体系界面特性进行测试,界面粘接强度与微滴直径呈近似线性关系,试验结果与 Kelly–Tyson模型基本符合。  最后,结合环境老化试验平台研究了光老化前后不同树脂基体的复合材料的力学性能与微观形貌的演变规律。
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