非连续结构碳纤维增强复合材料伪延性的切口尺寸效应研究文献综述

 2022-01-07 09:01

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文献综述

1.碳纤维复合材料在上个世纪有人认为,通过在树脂中混合两种类型的纤维来形成混合物,就有可能制造出一种既具有各成分的综合优点,又能减少其缺点的材料。

结果表明,可以制备出应力应变行为可控的轻量化工程材料,其性能设计满足一定的要求。

这种材料将允许更广泛地使用更昂贵的组件,如碳纤维[1]。

碳纤维具有质轻、高强、高模、耐腐蚀、低膨胀、与生物体相容性好等综合优异性能,同时具有碳材料的固有本征,又兼备纺织纤维的柔软及可加工性。

碳纤维制成碳纤维织物后,可作为增强体材料制成碳纤维复合材料(CFRP),并可广泛应用于航空航天、电气材料、建筑材料、体育器材、交通及医疗等领域,尤其在国防领域,碳纤维及其织物以其不可替代的战略地位已成为飞机、导弹的关键材料[2]。

碳纤维虽长得黑,却有无与伦比的强度,现已被制作出来的创新型碳纤维拉伸强度竟达到了60 GPa,改变了以往的脆性身材,而拥有强大的冲击吸收能,其复合材料可抵挡相当于坦克装甲6 倍的穿甲弹冲击能[3-4]。

图1.碳纤维细节图2.非连续结构碳纤维增强复合材料与连续纤维复合材料相比, 纤维被切断后制得的取向非连续碳纤维复合材料内部质量良好, 并保持了较好的力学性能, 0拉伸强度保持率在63%以上, 弹性模量基本保持不变, 0弯曲强度保持率在85%以上, 且远远优于随机取向碳纤维复合材料的力学性能。

非连续碳纤维复合材料内部质量高, 孔隙含量低, 纤维切断处树脂填充良好。

与连续碳纤维复合材料相比, 取向非连续碳纤维复合材料的力学性能保持率较高, 取向非连续复合材料的0抗拉强度保持率在63%以上, 模量基本不下降, 0弯曲强度保持率在85%以上, 模量保持率在78%以上, 单向性能远远大于随机取向碳纤维复合材料的性能。

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