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碳纤维增强树脂基复合材料是近年来发展起来的一类新型复合材料。具有比强度和比模量高、耐高温性能好、耐疲劳性能优越等独特优点,因而获得了广泛应用和迅速发展,已经成为航空航天结构的基本材料之一。
本文通过对碳纤维复合材料的拉伸、压缩、弯曲、层间剪切和纵横剪切等力学性能试验以及Ⅰ型层间断裂韧性、开孔拉伸和开孔压缩等韧性性能试验研究,分析开孔、温度、湿度等因素对高温固化碳纤维复合材料应用性能的影响。为碳纤维复合材料的设计提供实验依据。
碳纤维复合材料力学性能试验研究结果表明,复合材料拉伸强度随着温度升高而增大,随着湿度增加而减小;压缩强度、层间剪切强度随着温度升高而减小,随着湿度增加而减小;温度对拉伸强度、层间剪切强度影响较大,而湿度对压缩强度影响较大;当复合材料的纤维方向和弯曲试验跨距方向相同时,复合材料的弯曲力学性能比较强;碳纤维复合材料纵横剪切性能比较强,达到了复合材料结构设计的许用值。
碳纤维复合材料韧性性能试验研究结果表明,复合材料抗Ⅰ型层间断裂韧性能力都很强,具有较高的抗分层损伤容限,更好的抗分层性能,并且都达到了材料的许用值;开孔大幅度降低了复合材料的抗拉伸、压缩性能;温度对开孔拉伸强度影响很小;开孔压缩强度随着温度升高而减小,湿度对开孔压缩强度影响很小。