可修复树脂及其复合材料的界面连接研究

来源 :大连理工大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:new_fisher
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
热固性树脂基碳纤维增强复合材料以质量轻、比强度高、比模量高、耐腐蚀等综合性能优势广泛应用于航空航天、风电叶片、轨道交通等众多领域。传统热固性复合材料固化后难以重塑,且界面脱粘后极难修复。针对这些困难,键交换反应树脂的蓬勃发展为复合材料的界面连接及修复提供了新的方向。本文以具有动态交联网络的Vitrimer可修复树脂及其复合材料为研究对象,针对其基础性能、界面连接工艺、连接界面性能及界面本构行为等开展了系统性研究。首先,开展了可修复树脂的基础力学性能测试,得到了该树脂的基础性能参数。对可修复树脂于乙二醇中的降解规律进行了研究,确定了180℃作为后续实验连接液的配置温度。采用微滴拔出实验测试了可修复树脂/碳纤维间的粘结能力,证明其具有不低于传统树脂的界面剪切强度。进一步,利用乙二醇介入酯键交换反应的机理,开展了树脂的界面连接研究。针对温度、时间以及连接液中树脂含量对界面连接强度的影响规律进行了研究,首先确定了180℃为最佳连接温度,同时发现界面强度随连接时间的增长而升高,随树脂含量的提高先快速增加而后趋于平稳,最终确定了180℃/4h/10.71%的树脂连接方案,在随后的测试中,发现其界面拉伸强度及剪切强度指标均优于传统胶接方案。最后,将乙二醇辅助连接方法推广至可修复树脂基碳纤维复合材料的连接。通过单搭接实验与其他三种连接工艺的对比,证明该方法具有明显优势。进行反复连接测试发现,三次连接后界面仍然具有85%的强度。通过有限元方法对单搭接实验进行模拟分析,得到了界面内聚力本构参数。通过开展复合材料连接界面的双臂悬梁(DCB)实验,得到了连接界面的I型分层阻力曲线(R曲线)及界面桥接牵引-分离规律。研究了连接液中树脂含量对界面性能的影响,发现随着树脂含量的增加,其影响机制不仅可以增加初始断裂韧性,还会减缓桥接应力的衰减速度,从而达到更高的稳态断裂韧性,而其对于桥接峰值应力影响不大。最终发现,50%质量分数连接液连接界面的断裂韧性已经达到了复合材料层间界面水平,仅在桥接应力方面低于层间界面,但其应力衰减更为缓慢,显示出巨大的潜在价值。
其他文献
核态沸腾是一种高效的热量传递方式,在能源动力、是石油化工等工业领域得到广泛应用,也是传热学科研究热点之一。同时,强化核态沸腾换热有利于提高换热效率,实现节能减排,减少碳排放,对“双碳”目标实现具有重要的意义。在核态沸腾的研究中,影响因素涉及表面结构形式、表面润湿性和加热表面上成核点的密度和成核点的间距等,多种因素之间相互干涉、互相影响,同时,鉴于实验方法难以对表面润湿性等因素进行精准调控。因此,本
学位
随着人类社会的不断发展,人类对淡水资源的需求越来越大,地球上的淡水资源被快速消耗,海水淡化技术成为解决地区间淡水资源供需不平衡和淡水资源匮乏的重要技术手段。在气隙扩散蒸馏装置中使用多孔介质作为蒸发器可有效降低装置的经济成本和提高淡水产量。深入了解多孔介质内流体的流动传热以及表面蒸发可以为提高气隙扩蒸馏装置中的淡水产量和能源利用效率提供重要理论依据。本文应用单相格子Boltzmann模型和相变格子B
学位
海水淡化是解决淡水紧缺问题的关键技术。然而现有绝大部分海水淡化装置都由低压蒸汽或由电能直接驱动,单位产水能耗相对较高。本文在气隙膜蒸馏技术的基础上提出了一种由低品位显热源驱动的多级气隙扩散蒸馏海水淡化技术。气隙扩散蒸馏装置中采用亲水性多孔介质作为热流道,热侧溶液在多孔介质与气隙的交界面上直接蒸发。该技术既保留了气隙膜蒸馏可在常压下工作、内部热量可回收、设备简单的优势,也克服了蒸馏膜成本较高、膜孔易
学位
逆电渗析(RED)是利用离子交换膜将盐差能转化为电能的技术。在RED电堆中,通常使用隔网来支撑起相邻的离子交换膜以形成供溶液流动的通道。隔网的存在虽然能促进溶液掺混,减少浓差极化,但也会增加溶液的压力降。同时,不传导离子的隔网还将增加溶液通道内离子的平均传递路径,并减小离子交换膜的有效面积,从而增加电堆的欧姆内电阻。利用表面具有凸起微结构的异形膜来代替隔网可以有效地弥补隔网带来的不足。异形膜表面微
学位
强化学生的数学学科核心素养,是小学数学教学的目标。纵观传统教学模式,教师的教学模式大多比较单一,不利于培养学生的自主学习能力。因此,本文以大单元整合设计为中心,优化数学整合教学,强化学生的数学学科核心素养,研究小学数学教学的要点及对策。
期刊
航空结构与材料轻量化是航空航天领域发展的趋势,航空铝合金加筋板作为飞机机身结构中的主要支撑构件,由先进的激光焊接一体化制造技术加工而成,不仅可以大大减轻机身的重量,还可以提高机身结构的成型效率,是“中国制造2025”研究计划中重点发展的先进制造技术之一。激光焊接技术是利用高能量密度的激光束作为热源的一种高效精密焊接方法,瞬间高温和不均匀冷却过程不仅会使焊接结构产生严重的焊接残余应力和变形,而且焊接
学位
塑性理论主要是用来描述材料在塑性变形状态下的力学响应,如屈服轨迹以及加工硬化等。而描述塑性变形的主要难点就在于材料屈服以后后续塑性流动对材料微观结构以及完整变形历史的依赖性,即塑性的历史相关性。同时,在微观尺度上来说,通过均匀化含微结构的非线性以及历史相关性材料,获取材料平均宏观力学响应本构模型是特别具有挑战性的。一般的做法是通过直接数值模拟来进行多尺度建模,但是对于一个含任意微观结构以及具有复杂
学位
流动沸腾换热被广泛应用于石油化工、热能动力、航空航天、计算机芯片以及冷却电子设备等领域。近年来,流动沸腾及强化换热调控特性越来越受到研究者们的关注。一方面,各类工况条件和影响因素的改变会导致沸腾换热特性的巨大差异,并直接影响设备的运行安全。另一方面,采取合理的强化换热调控手段,有利于获得最佳的流动沸腾换热性能,这将对节能降耗产生深远影响。因此,本文采用格子Boltzmann方法对二维水平通道内流动
学位
结构断裂一直是工程领域中不可忽视的问题,研究裂纹的萌生和扩展路径对工程稳定性和安全性至关重要。近年来,有许多学者研究了考虑惯性力的相场模型,因此相场模型也被应用在动态断裂问题中。在分析动态裂纹扩展问题时,传统的显式相场模型通常采用有限差分法来求解相场离散方程,由于有限差分法是有条件稳定算法,而且稳定时间步长通常很小,从而显著增加了计算成本,而且使用过大的时间步长时,数值结果会发散。本硕士论文为了提
学位
随着现如今科学技术的高速发展,各种机械设备趋于复杂化和大型化,对结构动力学方面的研究显得越来越重要,传统的试凑型设计方案已经无法满足当今结构设计的高性能要求,数据表示航天飞机坠毁的事故原因百分之九十都可以归结为结构的疲劳破坏,而动力学性能设计目前应用于各类航天飞行器,包括卫星和运载火箭,是高端机械设备性能提升至关重要的一个步骤,具有良好的动力学性质的结构广泛应用于降噪、减振等领域。优化作为一种结构
学位