【摘 要】
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孔隙对碳纤维增强环氧树脂(CF/EP)复合材料的力学性能和破坏模式有显著的影响,因此需要建立准确的孔隙率无损检测评估方法,并基于所评估的孔隙率提高CF/EP复合材料压缩性能预
【机 构】
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中航复合材料有限责任公司检测与评估研究室,北京,101300
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孔隙对碳纤维增强环氧树脂(CF/EP)复合材料的力学性能和破坏模式有显著的影响,因此需要建立准确的孔隙率无损检测评估方法,并基于所评估的孔隙率提高CF/EP复合材料压缩性能预测的可靠性.本文主要研究了孔隙对CF/EP复合材料的超声衰减系数和压缩性能的影响,通过降低固化压力至0.7～0.2 MPa和延长预浸料室温贮存时间至30～180天的方法,制备了不同孔隙率的CF/EP复合材料层压板,通过金相验证其孔隙率在0％～3.0％之间,孔隙类型主要为层中孔隙和层间孔隙.通过理论和试验的方法,基于超声反射法建立了孔隙率与超声衰减系数的关系曲线,由孔隙引起超声衰减系数为αv=1.08Pv2(Pv为孔隙率),与前人基于超声穿透法所得的超声衰减系数αv=0.61Pv2较好地符合2倍声程的关系.对不同孔隙率的CF/EP复合材料层压板进行压缩测试实验,特别考虑了贴片和加载方向对测试结果的影响.从细观角度研究了含孔隙的CF/EP复合材料层压板的压缩破坏模式.结果 表明:CF/EP复合材料层压板的压缩强度随孔隙率增加而下降,孔隙率增加至2.5％时,压缩强度下降13.7％,孔隙细观特征影响压缩破坏的形式,主要原因是孔隙诱发微裂纹的萌生和扩展,削弱了纤维与树脂间的结合力并引发纤维微屈曲.
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