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复合材料四面体点阵夹芯结构的制备及其力学性能研究

张国旗  
【摘要】:点阵夹芯结构因其具有高比强度、高比刚度的优势,同时具有促动、散热、隐身等多功能的潜力,近年来受到国内外学者广泛的关注。点阵夹芯结构通过优化可设计成具有拉伸主导型的结构,即当点阵结构承受载荷时,杆件处于拉压状态,可获得相同载荷下的最小重量指数。碳纤维复合材料因其优越的拉伸力学性能和高比强度、高比刚度优势使得其非常适合于制备点阵夹芯结构。本文针对碳纤维复合材料四面体点阵夹芯结构的制备和试验展开研究。主要内容为: 设计制备了硅橡胶模具,采用预浸料铺放工艺首次制备了碳纤维复合材料四面体点阵夹芯结构。对这种结构并进行了平压、剪切、三点弯曲和侧压试验,观察了其失效模式。在平压载荷下,结构的主要失效模式为纤维柱端部受压开裂。在剪切和弯曲载荷作用下,结构的主要失效模式为面芯处受剪破坏。侧压载荷作用下,结构的主要失效模式是一侧面板受压发生分层,进而导致结构发生了整体屈曲。 通过与传统夹芯结构比较,本文研究的复合材料四面体点阵夹芯结构在力学性能方面具有高比强度,且可设计性强的特点,同时其内部连通的大量空间还可以使之作为多功能结构使用。


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