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单向复合资料板剪切粉碎尝试阐发

宣布日期:2017-05-05 17:10    阅读次数:次

择要 本文阐发了单向复合资料板在剪切时的微观粉碎进程,连系声发射手艺监测其毁伤的肇端与扩大进程,肯定了完全的τ—γ曲线上几个特定阶段。在差别毁伤阶段,从差别方位切取断面,别离用微差干与法与电镜法察看其微观粉碎进程。
关头词 复合资料 声发射 毁伤
树脂基复合资料具备比强度高、比刚度高、耐侵蚀等特色,在化工、航空航天等方面具备很好的成长远景。对其根基机能停止阐发研讨是很是首要的。费云鹏等对单向FRP板停止了拉伸实验,阐发了各个微观粉碎的机理[1]。本文接纳近似的体例研讨单向板的剪切粉碎环境。因为受剪粉碎时τ—γ曲线很短,用惯例的体例难以区分各个粉碎阶段,以是接纳声发射监测,并连系微察看试手艺停止显微构造阐发。
1 试 验
1·1 试 件
加强资料接纳上海玻璃钢研讨所的无碱无捻玻璃纤维,规格80支/20股。基体资料为环氧树脂E-51咪唑类中温固化系统。测其抗剪强度为σB=25·8MPa,规范差为:2·04MPa,-CV=7·9%;剪应变为γ=9·1%。纤维浸润树脂后,用环绕纠缠机环绕纠缠在特定模具上加压加温固化,加工成复合资料单向板。用烧蚀法测得树脂含量为27·6%。试件尺寸见图1。

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1·2 实验体例
(1)声发射监测抗剪实验
对单向板在MTS资料实验机上做抗剪实验,所加荷载垂直纤维标的目的,见图2。用声发射手艺监测全部加载进程,声发射探头牢固在试样的纯剪区中部。
(2)微察看试
对应于τ—f曲线上,声发射较集合的几个点,取样待测,取样体例见图3。本文要用两种体例测微观构造:微差干与法与电镜手艺。取样后,用砂纸由粗到细打磨外表,而后停止抛光,至外表呈现镜面光芒便可察看。对受剪终究粉碎的断口,用扫描电镜察看。

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1·3 实验成果
声发射是资料微观构造受外来感化时外部能量储蓄积累,而后敏捷开释的一种瞬态弹性波。差别的声发射集合点,对应着差别的微观构造粉碎。图4是单向FRP板受剪时典范的声发射,a、b、c、d、e点是声发射较集合的处所,其响应应力值见表1。颠末测定多块试样,发明这几点的数值反复性较好。这证实它们是别离对应于单向板的差别粉碎阶段,有着各自差别的粉碎机理。

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2 各粉碎阶段的机理阐发
(1)oa段:在声发射岑岭a点之前,因为剪应力较小,纤维与基体均不粉碎。a点的呈现是因为局部处所(纤维较麋集处)的纤维与基体的界面脱胶形成的。两种察看体例都可申明这点,参见图5。这申明界面还是复合资料中最软弱的关键,界面强度的进步是很有须要的。

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(2)ab段:剪应力持续加大,界面开裂景象加倍严峻,资料的刚度此时变更不大。这时候候呈现了少许纤维断裂景象,在纤维集度高的处所能够察看到相邻界面的裂纹惯穿树脂,参见图6。同时颠末对照微差干与手艺与电镜手艺可发明,前者衬度高,能清楚分辩界面脱胶景象,但分辩率不高,察看基体变更仍需借助电镜手艺。
(3)c阶段;随界面开裂的增添,当剪应力再增大时,呈现了纤维拔呈景象;并且纤维断裂的数目也大幅度增添;从τ-f图上可阐发出此时模量降落较多,即此时的资料机能有所变更,见图7。

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(4)c点今后:此时资料已粉碎,各类粉碎体例(基体开裂、纤维拔出、纤维断裂等)均已产生。对该阶段的微观研讨较庞杂,典范的粉碎环境见图8和图9。
3 结 论
由上述的实验可知,单向纤维复合资料板的剪切粉碎机理能够连系声发射手艺和电镜手腕停止阐发,单向纤维复合资料板的剪切粉碎进程可分为三个阶段:初始阶段首要是纤维与基体的界面脱胶,这时候候的声发射较集合。第二阶段是大批纤维断裂,局部纤维拔出。第三阶段是基体开裂,纤维断裂,大批纤维被拔出,现实上此时复合资料板已粉碎,大批的声发射也在此时产生。

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