航空结构复合材料温热老化研究

【类型】学位论文

【作者】范欣愉 

【关键词】 聚合物基复合材料,内应力,温热老化,Tg,塑化效应

【摘要】本论文通过5405/300,NY9200/T300复合材料及5405、NY9200纯树脂浇注料吸水曲线、脱水曲线的研究和对其不同吸水率下DMTA谱图的比较 ，通过SEM扫描点镜观察及红外光谱分析和横向拉伸裂纹密度的测定 ，初步分析了复合材料在加速湿热老化条件下的老化机理。基于复合材料的四相模型，本论文运用弹性力学的基础理论计算并评价了纤维 /基体界面在多相体系中湿热作用所引起的内应力的效应。计算中考虑了界面的模量在高于、低于、等于基体模量下的三种情形。计算结果比较了湿、热等因素分别及联合作用下的各种内应力的分布。实验和计算结果表明湿热老化主要是由于水的塑化效应而导致复合材料 Tg的降低以及由于树脂的湿热膨胀效应和碳纤维的负的热膨胀系数导致的内应力增加的影响。另外，复合材料中由于原有缺陷和在较高含水量时出现新的微裂纹或空穴使吸水率提高表现出非Fick吸水行为， 恶化了复合材料内部的应力状况，加速了材料的老化破坏。复合材料湿热老化中主要发生的是物理变化，化学变化较少。本论文在湿扩散与湿平衡的基础上推导计算公式并编写三步法加速湿热老化计算机模拟程序。此程序可以模拟复合材料在特定条件下的吸水分的全过程， 得出任意时刻与位置的湿分布，并迅速指定三步法所需的处理条件结果，从而保证材料在最短的时间内达到所要求的含水量，并使水分在材料内部分布均匀.

【学位名称】硕士

【学位授予单位】北京航空航天大学

【学位授予年度】2016

【导师姓名】过梅丽

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