理论教育 宏观上分析复合材料压缩性能的温度效应

宏观上分析复合材料压缩性能的温度效应

时间:2023-06-17 理论教育 版权反馈
【摘要】:通过高倍显微镜拍摄,对比失效形态差异,从宏观上分析复合材料压缩性能的温度效应。由图6-19可知,不同温度下,四轴向经编复合材料沿0°方向具有相近的失效形态,纤维断裂同时伴随着分层失效。随着温度升高,白色区域变大,分层失效严重,40℃时,纤维断裂呈“炸裂式”,从宏观来看,压缩试样温度效应的失效形态正好与拉伸相反。

宏观上分析复合材料压缩性能的温度效应

不同温度下,四轴向经编复合材料沿0°方向正面、反面和侧面的压缩失效形态如图6-19所示。通过高倍显微镜拍摄,对比失效形态差异,从宏观上分析复合材料压缩性能的温度效应。

由图6-19可知,不同温度下,四轴向经编复合材料沿0°方向具有相近的失效形态,纤维断裂同时伴随着分层失效。压缩试样最外层纱线为0°方向时,与压缩方向一致,受到载荷作用,试样沿着纤维方向向外分层断裂;最外层纱线为45°方向时,与受力方向不同,0°方向纤维发生断裂,最外层纱线与树脂为一个整体,无明显向外分层现象,故出现明显的白色失效区域。随着温度升高,白色区域变大,分层失效严重,40℃时,纤维断裂呈“炸裂式”,从宏观来看,压缩试样温度效应的失效形态正好与拉伸相反。

采用扫描电镜观察试样在不同温度下的断裂截面,从微观尺度分析温度对压缩性能的影响,纤维脱粘表面如图6-20所示。

从纤维形态及与基体的结合情况观察温度对压缩性能的影响。由图6-20可知,-30℃时,基体塑性特征明显,碎裂严重,压缩强度增加,纤维承担载荷较大,断裂严重,单根纤维出现多处断裂;0℃时,断裂形态与-30℃时相似,基体与纤维结合较好,基体塑性断裂,但纤维破坏情况减弱;20℃时,基体塑性减弱,断裂处没有纤维和基体碎屑,纤维表面无明显断裂现象,基体和纤维完整度较好,说明20℃时,试样变形最小,刚性最佳;40℃时,明显看出纤维出现扭曲,部分纤维脱离基体,在此温度下,基体软化韧性增加,随着压缩载荷的增加,基体和纤维形变增加,进而发生纤维扭曲现象,直到纤维断裂失效。(www.daowen.com)

图6-19 四轴向复合材料沿0°方向压缩试样失效形态

图6-20 不同温度下纱线断裂SEM形貌图

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