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电阻法研究碳纤维树脂基单向拉挤复合材料的破坏行为

毛亚琴  
【摘要】:本文采用电阻法对CFRP单向拉挤复合材料的破坏过程进行监测,是对CFRP复合材料的结构健康监控的基础性研究。 本文首先建立了一套电阻法监测CFRP单向拉挤复合材料的破坏行为的装置,并对电阻法监测CFRP复合材料破坏行为的敏感性进行了研究。结果发现,引入电极的接触电阻越小,加载速度越慢,电阻法越敏感。采用电阻法对CFRP单向拉挤复合材料和浸胶碳纤维丝束在拉伸载荷下的破坏行为进行监测,并首次采用红外热像对CFRP复合材料在拉伸载荷下内部发生的微观结构变化进行无损检测。结果表明,对于乙烯基酯树脂作基体的CFRP复合材料,其主要的破坏形式为树脂基体与碳纤维之间的界面脱粘;而对于碳纤维束,主要破坏行为为碳纤维的断裂。红外热像与电阻变化之间的关联,可以作为CFRP复合材料破坏行为的一种佐证。 本文也详细研究了乙烯基酯树脂作基体的CFRP单向拉挤复合材料在三点弯曲载荷下的纵向电阻变化、在三点弯曲和层间剪切两种载荷下的横向电阻变化。结果发现,在三点弯曲条件下,首先发生的破坏形式为基体树脂与碳纤维的同时断裂。在层间剪切条件下,电阻的变化显示了树脂基体和碳纤维之间的界面破坏程度。电阻法监测CFRP复合材料的破坏行为比应力/应变曲线更敏感。 WP=4 本文还比较了乙烯基酯树脂与环氧树脂两种不同树脂基体制备的CFRP单向拉挤复合材料在拉伸载荷下的电阻变化。结果表明,环氧树脂作基体的CFRP复合材料的的电阻变化是由碳纤维的断裂引起的;而乙烯基酯树脂作基体的CFRP复合材料的电阻变化是由乙烯基酯树脂与碳纤维之间的界面脱粘引起的。以上分析表明不同基体的CFRP复合材料破坏机理不同。


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