超薄预浸料碳纤维复合材料伪延性的实验及微观模拟分析文献综述

 2022-01-07 09:01

全文总字数:4611字

文献综述

一、引言:近年来,国外通过超声波将碳纤维预浸料层板扩展薄层化后,使得单层纤维预浸料的厚度更薄,标准纤维预浸料的厚度约为0.125mm,单位面积纤维重量约为130 g/m2,而超薄碳纤维预浸料的单层厚度仅为0.04 mm,单位面积重量小于40 g/m2。

单向预浸料,既是复合材料层合结构应用的基本中间材料形式,也是复合材料结构制造和应用的基础和关键。

预浸料大都采用纤维浸润树脂基体而成,由于纤维束内部浸润性差,单丝间易产生孔隙,造成纤维相与树脂相的富集和分离,使得复合材料的强度与刚度受到影响而性能降低,且性能的分散性也相应较大,不能满足结构设计的要求[1]。

近年来,科研人员研发出了一种超薄预浸料,其可在较大程度上减少此类缺陷的产生。

超薄纤维预浸料,是指对纤维丝束进行横向均匀并无损展开使得预浸料单层厚度小于0.08 mm。

此外,采用超薄预浸料使结构可设计性增强,更利于设计减重和薄壁构件的铺层优化和刚度剪裁设计[2-5]。

同时,通过试验对比研究发现,用超薄碳纤维预浸料制备的复材层压板,具有更强的抗裂纹萌生和扩展的能力,力学性能也有比较明显的改善[6]。

超薄碳纤维增强复合材料有优异的力学性能,但由于脆性行为,失效大多是在没有预警的情况下实现的。

由于脆性断裂,在设计考虑时需要较高的安全系数。

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