搜档网
当前位置:搜档网 › 大丝束碳纤维复合材料力学性能研究

大丝束碳纤维复合材料力学性能研究

大丝束碳纤维复合材料力学性能研究
大丝束碳纤维复合材料力学性能研究

第28卷第6期2003年12月高斟拉纤维与应用

Hj妇h

Fiber&AppJic州on

V01.28.No.6

Dec。2003

大丝束碳纤维复合材料力学性能研究

刘宝锋1,陈绍杰‘,李佩兰1

(1.北京航空材料研究院,北京100096;2.沈阳飞机设计研究所,辽宁沈阳ll0035)

摘要:本文研究了大丝柬碳纤维(48K)复合材料的常规力学性能及耐湿热性能,并与小韭束碳纤维(髓00。3K)复合材料进行了对比,研究结果可为太丝束复合材料在航空器的次承力件或非承力件的应用提供技术基础.关键词:大丝束碳纤维(48K):复合材料;力争】生能

中图分类号:T03”3文献标识码:A文章编号:1007-9815(2003)06删8.04

刖舌

由于大丝束碳纤维(≥48K)具有价格低、来源容易、性能与12K碳纤维相当等优点,其复合材料在钓鱼竿、高尔夫球杆、建筑补强、天然气储罐、医疗器械等方面应用广泛”…,随着大丝束碳纤维价格的进一步降低,其应用领域将不断扩大。

目前,航空航天领域所用复合材料主要使用3K—12K碳纤维,还未见有大丝束碳纤维在此领域应用的报道。它能否在航空航天领域应用的关键决定于其复合材料的力学性能及其稳定性。

本文结合实际科研工作,利用自行研制的高温固化(180℃)树脂体系5222B和国外进口的48K碳纤维制成预浸料,并对复合材料层合板力学性能进行了研究。测试了大丝束复合材料单向板和多向板的拉伸、压缩、弯曲、剪切性能及湿热老化性能,并与小丝束碳纤维(T300—3K)复合材料的相应性能进行了对比,将为大丝束碳纤维复合材料在航空航天领域的应用提供技术依据。

1实验部分

1.1主要原材料

5222B高温固化改性环氧树脂体系,浅黄色粘稠体,靠为222℃,北京航空材料研究院自行

研制。

PANEx33.48K碳纤维,性能见表l,美国zoLTEK公司制造。

1.2试验方法

(1)预浸料树胎含量或面密度,按GB厂r7192.1982进行。

(2)拉伸性能,按GB厂r3354—1982进行。

(3)压缩性能,按GB/T3856-1983进行。

“)面内剪切强度、模量,按GB厂r3355.1982进行。

(5)弯曲性能,按GB厂r3356.1982进行。

(6)层问剪切强度,按JC厂r773.1982(1996)进行。

1.3制备大丝束碳纤维预浸料

先用1.22m热熔胶膜机制备320mm幅宽、外观均匀平整的5222B树脂胶膜,然后将胶膜再与48K碳纤维在1.22m热熔预浸机上进行复合浸渍,通过调整预浸温度、压力、速度、纤维张力等工艺参数,制出幅宽300mm的48K碳纤维预浸料,其纤维面密度为(130±5)g,秆,预浸料树脂质量分数。为(38±3)%,预浸料外观均匀、平整、无干纱。

1.4制备大丝束复合材料层压板

将16层的48K碳纤维预浸料按O。方向铺贴成单向板;将20层48K碳纤维预浸料按f45。/O。^45。/90。/45。/0。/-45。/0。/45。/-45。l。铺贴成多向板后,分别在热压机上模压成型。所制

收稿日期:2003-ll—12;修定日期:2∞3-12一05

作者简介:刘宝锋【1967一),男,高级工程师,主要从事复合材料树脂基体及预浸料研制开发工作.

第6期刘宝锋,等:大丝束碳纤维复合材料力学性能研究.9.

的层压板厚度分别为2mm±0.2mm和2.5mm±0.2mm,纤维体积分数妒为(60±3)%。

层压板成型工艺:从室温升至130℃一140℃加压至合模,升温速率为2—3℃,min,在180℃下恒温3h,自然冷却至室温后,卸模。

2结果与讨论

2.1树脂基体的研制

为适应大丝束碳纤维的自身特点,并满足热熔胶膜预浸工艺的要求,必须选择一种粘度适中、性能优良的适于航空使用的高温固化树脂体系。

5222树脂体系及其碳纤维复合材料已成功应用于歼八机等飞机上,其瓦为240℃,复合材料的力学性能较高,缺点是工艺性较差,树脂流动性大,且树脂固化后的韧性差,这也限制了该树脂体系的进一步应用。受经费和时间的限制,决定在5222树脂体系的基础上,用热塑性树脂对其进行改性,增加体系的粘度,适当降低其流动性,可以用热熔工艺制各胶膜。但树脂体系的粘度又不能太大,否则将不利于大丝束碳纤维的浸润和展开。经过反复多次的配方筛选和预浸工艺性的优化,最终确定了经改性的树脂体系配方,

并命名为5222B。

5222B树脂体系为浅黄色粘稠体,最小粘度为1.15Pa?s(165一170℃),死为222℃(DMA法)。

2.2大丝束碳纤维复合材料单向板力学性能研究

复合材料单向板的力学性能是由纤维、树脂基体以及纤维一树脂界面性能等因素决定的,它是飞机结构设计的重要工程参数,也是评价材料性能优劣的常用参数。因此,为评价大丝束碳纤维复合材料,首先考查了48K碳纤维复合材料的力学性能,分别测试了其纵横向拉伸性能、纵横向压缩性能、主泊松比、面内剪切性能、层间剪切强度等,并与目前已应用于飞机结构件的5222/T300.3K复合材料进行了对比,结果见表2。

由表2可以看出,48K碳纤维复合材料单向板的纵横向拉伸强度、纵横向压缩强度、面内剪切强度、层间剪切强度、主泊松比等都不低于T300—3K碳纤维复合材料的相应性能,这说明5222B树腊基体对48K碳纤维的浸润性较强,界面粘结性良好,表现为面内剪切强度和层剪强度较高。但从表2还可以看出,在纵横向拉伸模量、纵横向压缩模量、面内剪切模量方面,48K碳纤维复合材料与T300—3K碳纤维复合材料相比

袁lPANEx33。48K碳纤维性能

表25222B,48Kf∞和5222厂r300.3Kml复合材料单向板常温下力学性能对比

女“纵向拉伸强度纵向拉伸模量横向拉伸强度横向拉伸模量纵向压缩强度纵向压缩模量

犬笮

,MPa,GPa,MPa/GPa,MPa,GPa注:A栏数据是2—3批试验数据的平均值.

.J0.高科盛纤维局应月》第28卷

均有所降低,由表l可知,48K碳纤维和T300-3K碳纤维的模量相当,都在230GPa左右,也就是说,纤维的影响较小;另外,其横向拉伸模量下降达9.5%,这也正说明了模量的下降主要与树脂基体有关。如前所述。5222B树脂在5222树脂的基础上为适应48K碳纤维浸润性要求进行了增韧改性,添加了一种热塑性增韧剂,提高其粘度,使其适于热熔胶膜法制备预浸料。由于热塑性增韧剂的模量较低,影响了整个树脂体系的模量,从而导致复合材料的模量降低。但模量的下降均在10%以内,故可以用在对模量要求不高的飞机非承力件或次承力件上。

2.3大丝束碳纤维复合材料多向层合板力学性能研究

由于复合材料在飞机结构上大多以多向层合板的形式应用,因此,按145。,0。/_45。/90。/45。,o。,一45。,0。,45。,-45。l,铺层方式制各了多向

层合板,测试了其主要的力学性能,并与5222/T300—3K复合材料的相应性能进行了对比,其结果见表3。

由表3可见,与5222/T300复合材料多向板力学性能相比,仍然是在拉伸强度、压缩强度等方面,5222B/48K复合材料要高于5222/T300.3K;而在压缩模量、面内剪切模量方面,则前者低于后者,情况与单向板力学性能一致,说明模量的下降也与树脂基体的增韧改性有关,但由于模量下降都在10%以内,故它可以用在对模量要求不高的飞机非承力件或次承力件上。

3大丝束碳纤维复合材料湿热性能研究

为了考查5222B/48K复合材料的耐湿热性能,将其进行湿热(70℃,相对湿度≥9s%)

表35222B,48K(∞和5222,r300.3KfB、复合材料多向板常温力学性能对比

注:A栏为2—3批试验数据的平均值.

表45222B“8K和5222/T300一3K碳纤维复合材料的耐湿热性能

※湿热试验条件为65℃,相对湿度95±5%,试验时间为l000b

★该数据是在125℃下测试的.

第6期刘宝锋,等:大丝束碳纤维复合材料力学性能研究一ll

l000h处理后,测试其吸湿率及其在室温和130℃下的弯曲性能和层间剪切性能,并与5222/T300-3K复合材料的湿热性能”1进行了对比,结果见表4。

由表4的试验结果可以看出,5222B/48K大丝束碳纤维复合材料经湿热处理后的性能保持率与5222厂r300-3K相当,并且前者的吸湿率低于后者,说明其耐湿热性能优良。

5结论

利用热熔胶膜预浸工艺可以制各出合格的5222B,48K大丝束碳纤维预浸料,其复合材料单向板和多向板的常规力学性能除模量略有下降外,其他性能与5222厂r300-3K复合材料相当。另外,其耐高温、耐湿热性能优良,有望在航空航天领域的次承力件或非承力件上通过试用后得到正式应用。

参考文献

Ill赵稼祥.大丝束碳纤维及其应用IJl,纤维复合材料,1999,(4):52—55.

12J张肛空.聚丙烯腈基碳纤雏的新进展JJJ.高科技纤维与应用,200l,26(5):12—16.

13l罗益锥新世纪世界碳纤雏透视IJJ.高科技纤维与应用,2000,25(1):l一7.

14Jhr翟etowc丑rb仰m蜷rb蛐e五tssportjoggoods|JJ.Reinforcedplas6cs,1999,(3):38—41.

【5l陈绍杰,等.复合材料设计手册【M1.北京:航空工业出版社.1990.

16J颜鸣桌,等.中国航空材料手册IMJ.北京:中国标准出版社,2002.82—83.

Stlldyofthemechanicalpropertiesf.orlarge—tow

carbOnfibercomposite

LIUBao-feng‘;cHENShao_jie。;LIPei—lanl

(】.JnsljfuteofAeronautjcaJma耙rjaJs,Be嵇jnglO0095,chjna;2.shenyangAircr矗ffDesingandResearchInstitute,Shenyangl10035china)

Abst旧ct:ThecommonmechanicaIpropertiesandhot—wetproper“esofIarge-towcarbonfiber(48K)compositearestudiedpreIiminarilyinthispaper.Andtheyarealsocomparedwiththatofsmall.towcarbonfiber(T300*3K)composite.Theresul乜canprovidethetechnologiesforitsfutureappKcationonnon-load-bearingcomponentorsubcomponentofajrcraft.

Keywords:Iarge-towcarbonnber(48K);composite;commonmechanicalproperties;hot-w“propenies

大丝束碳纤维复合材料力学性能研究

作者:刘宝锋, 陈绍杰, 李佩兰

作者单位:刘宝锋,李佩兰(北京航空材料研究院,北京,100096), 陈绍杰(沈阳飞机设计研究所,辽宁,沈阳,110035)

刊名:

高科技纤维与应用

英文刊名:HI-TECH FIBER & APPLICATION

年,卷(期):2003,28(6)

被引用次数:2次

参考文献(6条)

1.赵稼祥大丝束碳纤维及应用 1999(04)

2.张旺玺聚丙烯腈基碳纤维的新进展[期刊论文]-高科技纤维与应用 2001(05)

3.罗益锋新世纪世界碳纤维透视 2000(01)

https://www.sodocs.net/doc/4616232942.html,rge tow carbon fiber benefits sporting goods 1999(03)

5.陈绍杰复合材料设计手册 1990

6.颜鸣臬中国航空材料手册 2002

引证文献(2条)

1.陈绍杰.朱珊大丝束碳纤维应用研究[期刊论文]-高科技纤维与应用 2004(4)

2.陈绍杰.朱珊大丝束碳纤维应用研究[期刊论文]-飞机设计 2004(3)

本文链接:https://www.sodocs.net/doc/4616232942.html,/Periodical_gkjxwyyy200306002.aspx

授权使用:湖南大学(hunandx),授权号:fe5e0de8-babd-41ad-b720-9e5400b8bfa3

下载时间:2010年12月22日

编织复合材料的细观结构与力学性能

3D编织复合材料的细观结构与力学性能 摘要归纳、梳理三维编织复合材料细观结构表征方面较有代表性的单胞模型,分析、比较各结构模型的优缺点,从理论分析与试验测试两方面总结三维编织复合材料刚度和强度性能的研究成果与进展,探讨细观结构表征与力学性能预报中存在的主要问题,并展望今后的研究重点与发展方向。 关键词三维编织复合材料;细观结构;力学性能 Microstructure and Mechanical Properties of 3D Braided Composites ABSTRACT Typical unit cell models on microstructure of 3D braided composites were summarized. Advantages and disadvantages of various models were compared. Developments of research on mechanical properties of 3D braided composites were introduced from theoretical analysis and experimental test perspectives. Finally, problems in the present study were discussed and further development trend is prospected KEYWORDS 3D braided composites; Microstructure; Mechanical properties 1 引言 三维编织复合材料是20世纪80年代为满足航空航天部门对高性能材料的需求而研发出的先进结构材料,具有高度整体化的空间互锁网状结构,可有效避免传统层合复合材料的分层破坏,冲击韧性、损伤容限与抗疲劳特性优异,结构可设计性强,能够实现异形件的净尺寸整体成型,因此在结构材料领域倍受关注。 力学性能是三维编织复合材料结构设计的核心,直接关系应用安全性与可靠性,细观结构是影响力学性能的关键,正确描述细观结构是准确预测宏观力学性能的必要前提。细观结构表征与力学性能预报一直是三维编织复合材料的研究重点,具有重要的理论价值与实践意义。 2 三维编织复合材料的细观结构单胞模型 Ko[1]首次提出“纤维构造”术语,定义出图1所示的立方体单胞模型,单胞由四根不计细度的直纱线组成,纱线沿体对角线方向取向并相交于立方体中心,模型大致描述出了编织体内部的纱线分布情况。

碳纤维板力学性能

碳纤维板力学性能 一、卡本碳纤维板加固技术优点 1、抗拉强度高,是同等截面钢材的7-10倍; 2、自重轻、易使用,作业轻松且不需大型机械设备; 3、在平板下端如有配管交错放置或受空间限制的情况,便于直接作业; 4、粘贴碳纤维板时,碳板胶不流淌,减少对作业周边环境的影响; 5、补强后基本不改变构件的形状及重量和使用空间; 6、粘贴1层碳纤维板的补强效果相当于4~8层碳纤维布,从而可以更大程度的提高结构性能; 7、在遇有中间梁或壁的平板时,只要能凿穿使碳纤维板能够通过的孔洞即可,无需截断,更加提高补强效果; 8、施工后很容易进行目视或锤击法检查。 二、卡本碳纤维板力学性能 1、碳纤维板原材料力学指标 纤维类别性能项目抗拉强度(MPa)弹性模量(GPa)伸长率(%) 碳纤维 高强度Ⅰ级≥4900≥240≥2.0 高强度Ⅱ级≥4100≥210≥1.8 2、碳纤维板性能指标 产品型号 纤维 方向 厚度 (mm) 幅宽 (mm) 长度 (m) 抗拉强度 (MPa) 弹性模量 (GPa) 纤维体 积含量 (%) 伸长率 (%) CFP-I-512/514 单向 1.2/1.4 50 50/100 ≥2400≥160≥65≥1.70 CFP-I-1012/1014 单向 1.2/1.4 100 50/100 ≥2400≥160≥65≥1.70 CFP-II-512/514 单向 1.2/1.4 50 50/100 ≥2000≥140≥55≥1.50 CFP-II-1012/1014 单向 1.2/1.4 100 50/100 ≥2000≥140≥55≥1.50 3、碳纤维板设计计算指标 性能项目单向织物(布)

碳纤维布加固技术

碳纤维布加固技术 一、特点 1、高强高效:抗拉强度2500~3550MPA,弹性模量2.35×105~5.0×105 MPA 。 2、重量轻,厚度薄:比重1.8g/cm3,每层后0.1~0.2MM,基本不增加加固 构件自重及截面尺寸。 3、适用面广:广泛适用于建筑物桥梁隧道等各种结构类型、结构形状的加固修 复荷抗震加固及节点的结构加固。 4、施工便捷:不需大型机具,没有湿作业,无需动火,无需现场固定设施,施 工占用场地少,施工工效高。 5、高耐久性:由于不会生绣,非常适合高酸、碱、盐及大气腐蚀环境中使用。 二、适用范围 1、适用于各种结构类型,各种结构部位的加固修补,如梁、板、柱、屋架、桥 墩、桥梁、筒体,壳体等结构。 2、适用于港口工程和水利水电等工程中混凝土结构、砌体结构、木结构的补强 荷抗震加固,特别适合于曲面及节点等复杂形式的结构加固。 3、基层混凝土的强度要求不低于C15。 4、施工环境温度在5~35℃范围内,相对湿度不大于70%。 三、工艺原理

加固机理是将碳纤维布采用高性能的碳纤维配套树脂粘结于混凝土构件的表面,利用碳纤维材料良好的抗拉强度达到增强构件承载能力及刚度的目的。 四、工艺流程及操作要点 1、工艺流程:卸荷→基底处理→涂底胶→找平→粘贴→保护 2、操作要点: ①卸荷 加固前对于承受二次荷载的构件不需卸荷,不承受二次荷载的构件必需卸荷,卸荷方式如下: a.对老建筑采用拆除原有的吊顶、墙面装饰、地面面层、设备等方法,以达 到卸静荷的目的。 b.对一些不能卸静荷的构件,可采用千斤顶顶升的方式卸荷;对于承受均布 荷载的梁,应采用多点均匀顶升;对于有次梁作用的主梁,每根次梁下需设1 台千斤顶顶升,顶升吨位由设计计算确定。 c.卸活荷载 ②基底处理 a.混凝土表层出现剥落、空鼓、蜂窝、腐蚀等劣化现象的部位应予以凿除, 对于较大面积的劣质层在凿除后应用环氧砂浆进行修复。 b.裂缝部分如有必要应首先进行封闭或灌浆处理。 c.用混凝土角磨机、砂纸等工具除去混凝土表面的浮浆、油污等杂质,构件 基面的混凝土要打磨平整,尤其是表面的凸起部位要磨平,转角粘贴处要进行倒角处理并打磨成圆弧状(R≥10mm)。

碳纤维材料的性能

碳纤维材料的性能及应用 摘要:介绍了碳纤维及其增强复合材料,详细介绍了碳纤维复合材料的分类和特性,着重阐述了碳纤维及其复合材料在高新技术领域和能源、体育器材等民 用领域的应用,并对未来碳纤维复合材料的发展趋势进行了分析。 关键词:碳纤维性能应用 0引言 碳纤维复合材料具有轻质、高强度、高刚度、优良的减振性、耐疲劳和耐腐蚀等优异性能。以高性能碳纤维复合材料为典型代表的先进复合材料作为结构、功能或结构/功能一体化材料,不仅在国防战略武器建设中具有不可替代性,在绿色能源建设、节约能源技术发展和促进能源多样化过程中也将发挥极其重要的作用。若将先进碳纤维复合材料在国防领域的应用水平和规模视作国家安全的重要保证,则碳纤维复合材料在交通运输、风力发电、石油开采、电力输送等领域的应用将与有效减少温室气体排放、解决全球气候变暖等环境问题密切相关。随着对碳纤维复合材料认识的不断深化,以及制造技术水平的不断提升,碳纤维复合材料在相关领域的应用研究与装备不断取得进展,借鉴国际先进的碳纤维复合材料应用经验,牵引高性能碳纤维及其复合材料的国产化步伐,对于改变经济结构、节能减排具有重要的战略意义。 1碳纤维材料 1.1何为碳纤维材料 碳纤维是一种含碳量在9 2% 以上的新型高性能纤维材料, 具有重量轻、高强度、高模量、耐高温、耐磨、耐腐蚀、抗疲劳、导电、导热和远红外辐射等多种优异性能, 不仅是21 世纪新材料领域的高科技产品, 更是国家重要的战略性基础材料, 政治、经济和军事意义十分重大。碳纤维分为聚丙烯睛基、沥青基和粘胶基 3种, 其中90 % 为聚丙烯睛基碳纤维。聚丙烯睛基碳纤维的生产过程主要包括原丝生产和原丝碳化两部分。用碳纤维与树脂、金属、陶瓷、玻璃等基体制成的复合材料, 广泛应用于航空航天领域体育休闲领域以及汽车制造、新型建材、

碳纤维布

碳纤维布 碳纤维布又称碳素纤维布、碳纤布、碳纤维编织布、碳纤维预浸布、碳纤维加固布、碳布、碳纤维织物、碳纤维带、碳纤维片材(预浸布)等。碳纤维加固布是一种单向碳纤维加固产品,通常采用12K碳纤维丝织造。[1] 可提供两种厚度:0.111mm(200g)和0.167mm(300g)。多种宽度:100mm、150mm、200mm、300mm、500mm及其他工程所需的特殊宽度。随着碳纤维布行业的不断发展,越来越多的行业和企业运用到了碳纤维布,也有部门企业进入到了碳纤维布行业并发展。 碳纤维布用于结构构件的抗拉、抗剪和抗震加固,该材料与配套浸渍胶共同使用成为碳纤维复合材料,可构成完整的性能卓越的碳纤维布片材增强体系,适用于处理建筑物使用荷载增加、工程使用功能改变、材料老化、混凝土强度等级低于设计值、结构裂缝处理、恶劣环境服役构件修缮、防护的加固工程。 产品特点: 强度高,密度小,厚度薄,基本不增加加固构件自重及截面尺寸。适用面广,广泛适用于建筑物桥梁隧道等各种结构类型、结构形状的加固修复和抗震加固及节点的结构加固。施工便捷,无需大型机具设备,没有湿作业,无需动火,无需现场固定设施,施工占用场地少,施工工效高。高耐久性,由于不会生锈,非常适合高酸、碱、盐及大气腐蚀环境中使用。 高性能碳纤维布 适用于各种结构类型,各种结构部位的加固修补,如梁、板、柱、屋架、桥墩、桥梁、筒体、壳体等结构。适用于港口工程和水利水电等工程中混凝土结构、砌体结构、木结构的补强和抗震加固,特别适合于曲面及节点等复杂形式的结构加固。基层混凝土的强度要求不低于C15。施工环境温度在5~35℃范围内,相对湿度不大于70%。

碳纤维增强复合材料概述

碳纤维增强复合材料概述 摘要:本文对碳纤维增强复合材料进行了介绍,详细介绍了其优点和应用。并对碳纤维复合材料存在的问题提出建议。 关键字:碳纤维,复合材料,应用 Abstract: In this paper, the carbon fiber reinforced composite materials are introduced, its advantages and application was introduced in detail. And puts forward Suggestions on the problems existing in the carbon fiber composite materials. Key words: carbon fiber, composite materials, applications 1.碳纤维增强复合材料介绍 复合材料是将两种或两种以上不同品质的材料通过专门的成型工艺和制造方法复合而成的一种高性能新材料,按使用要求可分为结构复合材料和功能复合材料,到目前为止,主要的发展方向是结构复合材料,但现在也正在发展集结构和功能一体化的复合材料。通常将组成复合材料的材料或原材料称之为组分材料(constituent materials),它们可以是金属陶瓷或高聚物材料。对结构复合材料而言,组分材料包括基体和增强体,基体是复合材料中的连续相,其作用是将增强体固结在一起并在增强体之间传递载荷;增强体是复合材料中承载的主体,包括纤维、颗粒、晶须或片状物等的增强体,其中纤维可分为连续纤维、长纤维和短切纤维,按纤维材料又可分为金属纤维、陶瓷纤维和聚合物纤维,而目前用得最多的和最重要的是碳纤维[1]。 碳纤维是一种直径极细的连续细丝材料,直径范围在6~8 μm 内,是近几十年发展起来的一种新型材料。目前用在复合材料中的碳纤维主要有两大类:聚丙烯腈基碳纤维和沥青基碳纤维,分别用聚丙烯腈原丝(称之为前驱体)、沥青原丝通过专门而又复杂的碳化工艺制备而得。通过碳化工艺,使纤维中的氢、

碳纤维布加固

4.2构件混凝土缺陷(破损、缺失)的修补工程 1.主要材料:环氧砂浆; 3.作业条件 (1)熟悉图纸:对修补施工工艺、技术条款、现场情况进行全面了解及熟悉。 (2)根据修补特点和施工工艺要求,结合现场实际条件,认真做好环氧砂浆修补施工方案。并对施工人员进行安全、质量、技术交底。 4.施工工艺 (1)施工工艺流程 (2)基面处理 (3)对混凝土蜂窝、麻面、松散、空洞以及破碎、剥落等损伤部位及钢筋外露区域,采用人工凿除将松散污损部分清除,使该部位露出坚硬密实部分,并确保表面无油污、油脂、蜡状物、灰尘以及附着物等影响修补效果的物质。用角磨机、手钎或其他工具将混凝土面疏松部分凿除后,再用插尺或其他工具检查需要修补的区域,分析判断需修补的厚度是否大于5mm,如不够5mm则需对其进 行凿除,使该区域的修补厚度达到5mm。同时对修补区域的边缘进行凿槽处理, 避免在修补区边缘形成浅薄的边口。用角磨机将需修补的、凿除处理好的基面的污染物、松散颗粒清除干净,直至露出新鲜、密实的骨料。

4)用压缩空气吹去表面砂粒、灰尘,再用高压水冲洗混凝土基底,使基 面干净无灰尘,最后再用风干、压缩空气冲吹或采用其他干燥措施使基面充分干 燥。 5)配制环氧砂浆 在专用调制器具内进行配制,以人工或电动工具将其完全调匀,注意翻看环 氧砂浆的颜色,确保配好的修补砂浆色泽一致、搅拌均匀、和易性良好。 6)修补 ①用灰刀抹砂浆进行破损修补,涂抹时必须用力挤压,使其与混凝土粘结 密实。如遇有气泡则应刺破压紧,保证表面密实。当修补厚度较大时则应分层涂 抹,每层厚度不能超过1cm,边涂抹边压实找平,表面提浆。 ②涂抹的修复砂浆应连接平滑、流畅,且应严格控制修补区的高程及其与 未修补区的平顺过渡。 ③在树脂型修补砂浆初凝前,用灰刀将其表面抹平收光,表面平整且表面 不应有连接缝和下滑现象。 7)养护 环氧砂浆的养护在空气中干燥养护即可,对温度在25C以上时,养护时间 达到72小时后即可,若温度较低时(低于25C)可以适当延长养护时间或进行 保温养护。 8)应注意的质量问题 底板基面应处理好并做好隐蔽验收记录;环氧砂浆的厚度、表面平整度控制在设计范 围以内;设专人配制树脂型修补砂浆,并做好记录;树脂型修补砂浆固化期间不得对 其有任何扰动并不得用水湿润;

碳纤维复合材料

碳纤维复合材料 碳纤维增强复合材料(Carbon Fibre-reinforced Polymer, 简称CFRP)是以碳纤维或碳纤维织物为增强体,以树脂、陶瓷、金属、水泥、碳质或橡胶等为基体所形成的复合材料,简称碳纤维复合材料。 碳复合材料的特性主要表现在力学性能、热物理性能和热烧蚀性能三个方面。 (1)密度低(1.7g/cm3左右)在承受高温的结构中,它是最轻的材料;高温的强度好,在2200oC时可保留室温强度;有较高的断裂韧性,抗疲劳性和抗蠕变性;而且拉伸强度和弹性模量高于一般的碳素材料,纤维取向明显影响材料的强度,在受力时其应力-应变曲线呈现"假塑性效应"即在施加载荷初期呈线性关系,后来变成双线性关系,卸载后再加载,曲线仍为线性并可达到原来的载荷水平。 (2)热膨胀系数小,比热容高,能储存大量的热能,导热率低,抗热冲击和热摩擦的性能优异。 (3)耐热烧蚀的性能好,热烧蚀性能是在热流作用下,由于热化学和机械过程中引起的固体材料表面损失的现象,通过表层材料的烧蚀带走大量的热量,可阻止热流入材料内部, C-C材料是一种升华-辐射型材料。 复合原理它以碳纤维或碳纤维织物为增强体,以碳或石墨化的树脂作为基体。 复合以后的这种材料在高温下的强度好,高温形态稳定,升华温度高,烧蚀凹陷性,平行于增强方向具有高强度和高刚性,能抗裂纹传播,可减震,抗辐射。 碳纤维增强尼龙的特色 碳纤维具有质轻、拉伸强度高、耐磨损、耐腐蚀、抗蠕变、导电、传热等特色,与玻璃纤维比较,模量高3?5倍,因而是一种取得高刚性和高强度尼龙资料的优秀增强资料。碳纤维复合资料可分为长(接连)纤维增强和短纤维增强两大类。纤维长度可从300~400m 到几个毫米不等。曩昔10年中,大家在改善不一样品种的碳纤维复合资料加工办法和功能方面投入了许多的研讨。从预浸树脂到模塑法加工,从短纤维掺混塑料注射加工到层压成型,在碳纤维复合资料及制品制造方面积累了许多成功的经历。当前普遍认为,长(接连)纤维有高强、高韧方面的优越性,短切纤维有加工性好的特色。因而,长碳纤维复合资料在加工上完善成型技术、短碳纤维复合资料进一步进步力学功能是碳纤维复合资料开展的方向。 依据碳纤维长度、外表处理方式及用量的不一样,还能够制备归纳功能优秀、导电功能各异的导电资料,如抗静电资料、电磁屏蔽资料、面状发热体资料、电极资料等。碳纤维增

碳纤维布在钢结构中的应用解读【卡本碳纤维布施工方法】

相对于当今最常见的混凝土结构,钢结构具备明显的优势。钢结构自重轻,抗震性能好,资源回收价值高,被称为可重复利用型与环保型绿色建筑。如今,钢结构的数量,更标志着一个国家或地区的经济实力,自我国提出在建筑中“积极、合理的用钢”后,我国钢结构的数量也在逐年呈上升趋势。 与混凝土结构类似,钢结构在外界环境与荷载的长期作用下,同样会不可避免的出现各种损伤与缺陷。钢结构损伤的长期累积,会导致结构力学性能劣化,甚至导致结构失效,为保证结构安全与节约资源就必须对钢结构进行加固处理。 一、钢结构传统加固方法 钢结构加固中,最传统的方式要属焊接加固。焊接加固即在结构受损部位焊接金属盖板或型钢,对钢结构起到加固补强的作用。焊接加固应用时间长,技术成熟度高,但存在焊接后材料性能变差、受操作人员影响程度高的风险。

另外,钢结构加固还可通过在原有钢结构上开孔,采用铆接与螺接的形式对钢结构进行加固。此种方式削弱了开孔处截面,产生新的应力集中,且受材料影响过大,加固效果不易保证。 二、碳纤维布在钢结构中的应用 碳纤维布在混凝土加固中取得的良好效果,令其在钢结构加固中也得到了关注。与钢结构中传统的修复方法相比,碳纤维布加固具有明显的优势。碳纤维布加固基本不增加原结构的重量与尺寸,最重要的是碳纤维布加固无需开孔、焊接,不会对钢结构造成损伤,保证原结构强度与整体性。 根据大量碳纤维布加固钢结构的试验与工程实例,已经证明了碳纤维布能够对钢结构起到有效加固,尤其是对受损结构与疲劳结构,能够有效提高结构承载

力,延长结构寿命。 三、钢结构加固中碳纤维材料的要求 既然钢结构可以像混凝土结构一样采用碳纤维布进行加固,是否意味着二者对于材料有着相同的需求呢?我们都知道,碳纤维布加固是通过配套浸渍胶,将碳纤维布与基材形成整体来共同受力,也就是说,碳纤维布与基材之间,能否形成整体将是影响加固效果的重要因素。而钢结构与混凝土结构属于不同种类基材,对材料的要求,自然会存在不同。 在GB 50728-2011安全性鉴定中,对钢结构中用到的浸渍胶进行了特殊的要求。相对于混凝土结构,钢结构对浸渍胶的各项指标要求有很大的提升。钢结构对胶体的高要求,导致大量在混凝土结构加固中采用的浸渍胶,在钢结构中变为不合格产品,在选择碳纤维布对钢结构进行加固时,应当尤为注意。

碳纤维复合材料在航空航天领域的应用

碳纤维复合材料在航空航天领域的应用林德春潘鼎高健陈尚开 (上海市复合材料学会)(东华大学)(连云港鹰游纺机集团公司) 碳纤维是纤维状的碳素材料,含碳量在90%以上。具有十分优异的力学性能,与其它高性能纤维相比具有最高比强度和最高比模量。特别是在2000℃以上高温惰性环境中,是唯一强度不下降的物质。此外,其还兼具其他多种得天独厚的优良性能:低密度、高升华热、耐高温、耐腐蚀、耐摩擦、抗疲劳、高震动衰减性、低热膨胀系数、导电导热性、电磁屏蔽性,纺织加工性均优良等。因此,碳纤维复合材料也同样具有其它复合材料无法比拟的优良性能,被应用于军事及民用工业的各个领域,在航空航天领域的光辉业绩,尤为世人所瞩目。 可以明显看出,在航空航天领域碳纤维的用量有大幅度增加,2006年比2001年增长约40%,2008年增长约76%,2010年和2001年相比增长超过100%。 本文将介绍碳纤维增强树脂基复合材料(CFRP)在航空航天领域应用的新进展。 1 航空领域应用的新进展 T300 碳纤维/树脂基复合材料已经在飞行器上广泛作为结构材料使用,目前应用较多的 为拉伸强度达到5.5GPa,断裂应变高出T300 碳纤维的30%的高强度中模量碳纤维T800H 纤维。 (1)军品 碳纤维增强树脂基复合材料是生产武器装备的重要材料。在战斗机和直升机上,碳纤维复合材料应用于战机主结构、次结构件和战机特殊部位的特种功能部件。国外将碳纤维/环氧和碳纤维/双马复合材料应用在战机机身、主翼、垂尾翼、平尾翼及蒙皮等部位,起到了明显的减重作用,大大提高了抗疲劳、耐腐蚀等性能,数据显示采用复合材料结构的前机身段,可比金属结构减轻质量31.5%,减少零件61.5%,减少紧固件61.3%;复合材料垂直安定面可减轻质量32.24%。用军机战术技术性能的重要指标——结构重量系数来衡量,国外第四代军机的结构重量系数已达到27~28%。未来以F-22为目标的背景机复合材料用量比例需求为35%左右,其中碳纤维复合材料将成为主体材料。国外一些轻型飞机和无人驾驶飞机,已实现了结构的复合材料化。目前主要使用的是T300级和T700级小丝束碳纤维增强的复合材。 美国在歼击机和战斗机上大量使用复合材料:F-22的结构重量系数为27.8%,先进复合材料的用量已达到25%以上,军用直升机用量达到50%以上。八十年代初美国生产的单人

碳纤维力学性能论文

本科毕业论文 论文题目:PAN基碳纤维碳酸氢铵电解氧化表面处理研究 姓名:翟姣姣 学号:20140073110 院(系、部):化学工程与生物技术学院 专业:化学 班级:2014级化接本 指导教师:臧红霞副教授 完成时间:2016 年 4 月

摘要 PAN基碳纤维是指化学组成中碳元素质量分数在90%以上的纤维材料,是利用各种有机纤维在惰性气体中,经过低温氧化、低温碳化及高温碳化而制的。为了得到高性能碳纤维需进行表面处理,表面处理是高性能碳纤维制备的重要环节之一。本文主要以5%的碳酸氢铵溶液为电解液,采用阳极氧化对PAN基碳纤维表面进行氧化处理,通过对碳纤维改性前后层间剪切强度、拉伸强度等力学性能进行对比分析,分别探讨了在恒流模式下调节电解电压和恒压模式下调节电解温度对PAN基碳纤维力学性能的影响。结果表明:在阳极氧化过程中随着电压强度的提高,碳纤维的拉伸强度、层间剪切强度呈现先上升后下降的趋势。随着温度的不断提高,碳纤维的拉伸强度呈现先下降后上升再下降的趋势、层间剪切强度呈逐步增大的趋势。 关键词:PAN基碳纤维;表面处理;电化学氧化;力学分析

Abstract PAN based carbon fiber is a fiber material in more than 90% of the mass fraction of carbon in the chemical composition,it is the use of various kind of organic fibers in an inert gas, after oxidation at low temperature, low temperature and high temperature carbonization and system.In order to get high-performance carbon fiber need to surface treatment, surface treatment is one of the important links of the preparation of high carbon fiber. In this paper, with5% of the ammonium bicarbonate solution as the electrolyte,oxidation on the surface of PAN based carbon fibers and oxidation treatment, through carries on the contrast analysis of carbon fiber before and after modification interlaminar shear strength, tensile strength and other mechanical properties were analyzed,in the constant, discussed under the mode of constant current and constant voltage electrolysis voltage mode electrolytic temperature on mechanical properties of PAN based carbon fiber effect.The results showed that with the increase of the voltage in the process of anodic oxidation,carbon fiber tensile strength,shear strength between the layers of first after rising downward trend.With the constant improvement of the temperature,the tensile strength of carbon fiber,showed a trend of rise and fall after the first drop,interlayer shear strength have been gradually increasing trend.With the increase of temperature,the tensile strength of carbon fibers showed a trend solid content properly. Keywords: pan-based carbon fiber;surface treatment;electrochemical oxidation;Mechanics analysis

碳纤维布作业指导书--新版

碳纤维布施工作业指导书 一、主要材料 1、碳纤维布应符合CECS 146:2003第3.2节和第3.3节规定的物理力学性能。 2、配套树脂类粘结材料应符合CECS 146:2003第3.2节和第 3.3节规定的物理力学性能。 3、表面防护材料满足相关标准要求。 二、主要机具 降尘设备、角磨机、砂轮、吹风机、搅拌器、照明设备、卷尺、滚筒、毛刷、铁凿、铁锤 三、作业条件 1、认真阅读设计施工图,并组织技术交底、图纸会审和编制施工组织设计。 2、所有材料必须有检测报告、合格证。 3、根据设计施工图和材料计划,查实全部材料,使其配套齐备。 四、操作施工工艺 1、施工工艺流程 2、表面处理 ⑴、按设计图纸在加固部位放线定位。 ⑵、用铁凿打掉批荡层,对砼表面出现剥落、蜂窝、腐蚀等劣化现象的部位应予剔除,对较大面积的劣质层,经设计同意后用修复材料使表面修复平整。 ⑶、对裂缝部位,经设计同意后对裂缝进行灌缝或封闭处理。 ⑷、用角磨机、砂轮(砂纸)等工具,去除混凝土表面的浮浆、油污等杂质,构件基面的混凝土要打磨平整,转角粘贴处要进行倒角处理并打磨成圆弧状,圆弧半径不应小于20mm。 ⑸、用吹风机将混凝土表面清理干净并保持干燥。

3、刷底层树脂 ⑴、按产品生产厂提供的施工工艺规定将主剂与固化剂先后置于容器中,用搅拌器搅拌均匀,根据现场实际气温决定用量,并严格控制使用时间。 ⑵、用滚桶刷或毛刷将胶均匀涂抹于混凝土构件表面,厚度不超过0.4mm,并不得漏刷或有流淌、气泡,等胶固化后(固化时间视现场气温定,以手指触感干燥为宜,一般不小于2小时),再进行下一道工序。 4、用整平胶料找平 ⑴、按产品生产厂提供的施工工艺规定配制找平材料。 ⑵、混凝土表面凹陷部位应用刮刀嵌刮整平胶料修补填平,尽量减少高差。 ⑶、转角的处理,应用整平胶料将其修补为光滑的圆弧,半径不小于20mm。 ⑷、整平胶料须固化后(固化时间视现场气温而定,以手指触感干燥为宜,一般不小于2小时),方可再进行下一道工序。 5、粘贴碳纤维布 ⑴、按设计要求的尺寸裁剪碳纤维布。 ⑵、将配制好的粘结胶均匀涂抹于需要粘贴部位的混凝土面上。 ⑶、将碳纤维布用手轻压贴于需粘贴的位置,采用用特制的滚筒或毛刷沿纤维方向多次滚压,挤齐气泡,使浸渍透碳纤维布,滚压时不得损伤碳纤维布。 ⑷、多层粘贴时,逐层重复上述步骤,但应在碳纤维织物表面手指触干燥后立即进行下一层的粘贴。如超过60分钟,则应等12小时后,再行涂刷粘结剂粘贴下一层。 ⑸、在最后一层碳纤维布表面应均匀涂抹浸渍树脂。 6、表面防护 当需要做表面防护时,应按有关标准的规定处理,并保证防护材料与碳纤维布之间有可靠的粘结。

树脂基复合材料的力学性能

树脂基复合材料的力学性能 力学性能是材料最重要的性能。树脂基复合材料具有比强度高、比模量大、抗疲劳性能好等优点,用于承力结构的树脂基复合材料利用的是它的这种优良的力学性能,而利用各种物理、化学和生物功能的功能复合材料,在制造和使用过程中,也必须考虑其力学性能,以保证产品的质量和使用寿命。 1、树脂基复合材料的刚度 树脂基复合材料的刚度特性由组分材料的性质、增强材料的取向和所占的体积分数决定。树脂基复合材料的力学研究表明,对于宏观均匀的树脂基复合材料,弹性特性复合是一种混合效应,表现为各种形式的混合律,它是组分材料刚性在某种意义上的平均,界面缺陷对它作用不是明显。 由于制造工艺、随机因素的影响,在实际复合材料中不可避免地存在各种不均匀性和不连续性,残余应力、空隙、裂纹、界面结合不完善等都会影响到材料的弹性性能。此外,纤维(粒子)的外形、规整性、分布均匀性也会影响材料的弹性性能。但总体而言,树脂基复合材料的刚度是相材料稳定的宏观反映。 对于树脂基复合材料的层合结构,基于单层的不同材质和性能及铺层的方向可出现耦合变形,使得刚度分析变得复杂。另一方面,也可以通过对单层的弹性常数(包括弹性模量和泊松比)进行设计,进而选择铺层方向、层数及顺序对层合结构的刚度进行设计,以适应不同场合的应用要求。 2、树脂基复合材料的强度 材料的强度首先和破坏联系在一起。树脂基复合材料的破坏是一个动态的过程,且破坏模式复杂。各组分性能对破坏的作用机理、各种缺陷对强度的影响,均有街于具体深入研究。 树脂基复合材强度的复合是一种协同效应,从组分材料的性能和树脂基复合材料本身的细观结构导出其强度性质。对于最简单的情形,即单向树脂基复合材料的强度和破坏的细观力学研究,还不够成熟。 单向树脂基复合材料的轴向拉、压强度不等,轴向压缩问题比拉伸问题复杂。其破坏机理也与拉伸不同,它伴随有纤维在基体中的局部屈曲。实验得知:单向树脂基复合材料在轴向压缩下,碳纤维是剪切破坏的;凯芙拉(Kevlar)纤维的破坏模式是扭结;玻璃纤维一般是弯曲破坏。 单向树脂基复合材料的横向拉伸强度和压缩强度也不同。实验表

碳纤维复合材料

碳纤维复合材料 编辑本段概况 在复合材料大家族中,纤维增强材料一直是人们关注的焦点。自玻璃纤维与有机树脂复合的玻璃钢问世以来,碳纤维、陶瓷纤维以及硼纤维增强的复合材料相继研制成功,性能不断得到改进,使其复合材料领域呈现出一派勃勃生机。下面让我们来了解一下别具特色的碳纤维复合材料。 编辑本段结构 碳纤维主要是由碳元素组成的一种特种纤维,其含碳量随种类不同而异,一般在90%以上。碳纤维具有一般碳素材料的特性,如耐高温、耐摩擦、导电、导热及耐腐蚀等,但与一般碳素材料不同的是,其外形有显著的各向异性、柔软、可加工成各种织物,沿纤维轴方向表现出很高的强度。碳纤维比重小,因此有很高的比强度。 碳纤维是由含碳量较高,在热处理过程中不熔融的人造化学纤维,经热稳定氧化处理、碳化处理及石墨化等工艺制成的。 碳纤维是一种力学性能优异的新材料,它的比重不到钢的1/4,碳纤维树脂复合材料抗拉强度一般都在3500Mpa以上,是钢的7~9倍,抗拉弹性模量为23000~43000Mpa亦高于钢。因此CFRP的比强度即材料的强度与其密度之比可达到2000Mpa/(g/cm3)以上,而A3钢的比强度仅为59Mpa/(g/cm3)左右,其比模量也比钢高。 编辑本段用途 碳纤维的主要用途是与树脂、金属、陶瓷等基体复合,制成结构材料。碳纤维增强环氧树脂复合材料,其比强度、比模量综合指标,在现有结构材料中是最高的。在密度、刚度、重量、疲劳特性等有严格要求的领域,在要求高温、化学稳定性高的场合,碳纤维复合材料都颇具优势。 碳纤维是50年代初应火箭、宇航及航空等尖端科学技术的需要而产生的,现在还广泛应用于体育器械、纺织、化工机械及医学领域。

碳纤维布力学性能

碳纤维布力学性能 一、卡本碳纤维布加固技术优点 1、自重轻,厚度小,加固后基本不增加基体厚度; 2、良好的柔韧性,适用于梁、柱、板、管道和墙体等各种形状的构件 3、耐酸、碱、物理腐蚀,适用各种不同环境; 4、施工便捷,周期短; 5、无公害,符合绿色环保要求; 6贮存寿命长,质量保证期长。 二、卡本碳纤维布力学性能 1、碳纤维布设计计算指标 2、碳纤维布原材料力学指标 3、碳纤维布安全性能指标

三、碳纤维胶特点 1、符合适配性要求,相溶性好; 2、粘结力强,浸透性好; 3、施工方便,不流淌,用量更省 4、无毒环保,绿色产品,放心安全 四、碳纤维胶安全性能指标 五、碳纤维布加固施工流程 施工工序施工准备f混凝土表面处理f配制并涂刷底胶f找平f粘贴碳纤 维布一表面防护 施工流程 1、施工准备拟定施工方案和施工计划,备好材料和工具。如碳纤维布、配套树脂、机具、滚刷等。 2、混凝土表面处理

①清除劣化混凝土,露出混凝土结构层; ②按设计要求对裂缝进行灌缝或封闭处理; ③表面修复平整。 3、配制并涂刷底层树脂 ①严格按照配套树脂的主剂、固化剂所规定的比例2:1称量准确,装入容器, 用搅拌器均匀搅拌。 ②一次调和量不应过多,以在可使用时间内用完为准。 ③将底层树脂均匀地涂抹于混凝土结构表面,在树脂表面干燥后进入下一步工序。 4、找平配制找平树脂,对混凝土表面凹陷部位用找平材料填补平整,转角处修补为半径应不小于30mn H弧。 5、粘贴碳布 ①按设计要求的尺寸裁剪碳布; ②配制浸渍树脂并均匀涂抹于所要粘贴构件; ③沿着纤维方向多次滚压,挤出气泡,使浸渍树脂充分浸透碳布; ④碳布的表面均匀涂抹浸渍树脂。 6表面防护按有关规范的规定处理,并保证防护材料与碳布之间有可 靠的粘结。 六、碳纤维布应用范围 1、混凝土梁的受弯和受剪加固、板的受弯加固、柱的抗震加固等; 2、厂房、大厦、校舍、医院及其他工业和民用建筑加固补强; 3、路桥、水利、核电和能源等基础设施加固补强。 七、碳纤维布加固系统包装规格 1、碳纤维布 长度均为100± 1.5m; 宽幅分为:100mm 200mm 300mm 500mm其它规格可按需求订制; 厚度为:0.111mm

复合材料力学性能表征(教学资料)

复合材料力学性能表征(characterization of mechanical properties of composites) 力学性能包括拉伸、压缩、弯曲、剪切、冲击、硬度、疲劳等,这些数据的取得必须严格遵照标准。试验的标准环境条件为:温度23℃±2℃,相对湿度45%~55%,试样数量每项试验不少于5个。 此检测方法适用于树脂基复合材料,金属基复合材料力学性能可参考此方法进行。 拉伸拉伸试验是对尺寸符合标准的试样,在规定的试验速度下沿纵轴方向施加拉伸载荷,直至其破坏。通过拉伸试验可获得如下材料的性能指标: 式中P为最大载荷,N;b,h分别为试样的宽度和厚度,mm。 式中△L为试样破坏时标距L0内的伸长量,mm;L0为拉伸试样的测量标距,mm。 拉伸弹性模量Et 式中△P为载荷一形变曲线上初始直线段的载荷增量,N;△L为与△P相对应的标距L0内的变形增量,mm。 由于复合材料的各向异性,特别是用单向预浸带做的复合材料通常同时测以下项目: σL:∥纤维方向的拉伸强度; σT:⊥纤维方向的拉伸强度; EL:∥纤维方向的拉伸模量; ET:⊥纤维方向的拉伸模量。 应力-应变曲线记录拉伸过程中应力-应变变化规律的曲线,用于求取材料的力学参数和分析材料拉伸破坏的机制。 压缩对标准试样的两端施加均匀的、连续的轴向静压加载荷,直至试样破坏,以获得有关压缩性能的参数,若压缩试验中试样破坏或达最大载荷时的压缩应力为P(N),试样横截面积为F(mm2),则压缩强度σc为:

由压缩试验中应力-应变曲线上初始直线段的斜率,即应力与应变之比,可求出压缩弹性模量(MPa)。 由于复合材料的各向异性,特别是用单向预浸带做的复合材料通常同时测 σL:∥纤维方向的压缩强度; σT:⊥纤维方向的压缩强度; EL:∥纤维方向的压缩模量; ET:上纤维方向的压缩模量。 弯曲复合材料在弯曲试验中受力状态比较复杂,拉、压、剪、挤压等力同时对试样作用,因而对成型工艺配方,试验条件等因素的敏感性较大。用弯曲试验作为筛选试验是简单易行的方法。 复合材料的弯曲试验一般采用三点加载简支梁法,即将标准试样放在两支点上,在中间施加载荷,使试样变形直至破坏。材料的弯曲强度σ f为: 式中P为破坏载荷,N(或挠度为1.5倍试样厚度时的载荷);l为跨度,mm;b,h分别为试样的宽度和厚度,mm。 弯曲弹性模量Ef是指比例极限内应力与应变的比值,可按下式计算: 式中△P为载荷,N(或挠度曲线上使直线段产生弯曲的载荷增量);△f为与△P对应的试样跨距中点处的挠度增量。 剪切复合材料的特点之一是层间剪切强度低,并且层问剪切形式复杂,因此剪切试验对于复合材料的质量控制特别重要。层问剪切强度测试方法有直接剪切法和短梁弯曲法等。 (1)直接剪切法。试样的形式和尺寸如图,对试样的A、C面以一定的加载速度施加剪切,直至试样破坏。试样破坏时单位面积上所承受的载荷值为层间剪切强度τs。 式中Pb为破坏载荷,N;b,h分别为受剪面的宽度和高度,mm。

复合材料力学性能实验复习题new要点

复合材料力学性能实验复习题 1.力学实验方法的内涵? 是以近代力学理论为基础,以先进的科学方法为手段,测量应变、应力等力学量,从而正确真实地评价材料、零部件、结构等的技术手段与方法; 是用来解决“物尽其用”问题的科学方法; 2.力学实验的主要任务,结合纤维增强复合材料加以阐述。 面向生产,为生产服务;面对新技术新方法的引入,研究新的测试手段;面向力学,为力学的理论建设服务。 3.对于单向层合板而言,需要几组实验来确定其弹性模量和泊松比?如何确定实验方案? 共需五组实验,拉伸0/90两组,压缩0/90两组,剪切试验一组。 4.单向拉伸实验中如何布置应变片? 5.单向压缩实验中如何布置应变片? 6.三点弯曲实验中如何布置应变片? 7.剪切实验中如何布置应变片? 8.若应变片的粘贴方向与实样应变方向不一致,该如何处理? 9.若加载方向与材料方向不一致,该如何处理?(这个老师给了) 10.纤维体积含量的测试方法? 密度法、溶解法 11.评价膜基结合强度的实验方法? 划痕法、压痕法、刮剥法、拉伸法、黏结剂法、涂层直接加载法、激光剥离法、弯曲法。 12.简述试样机械加工的规范? 试样的取位区(距板材边缘30mm以上,最小不得小于20mm) 试样的质量(气泡、分层、树脂富集、皱褶、翘曲、错误铺层) 试样的切割(保证纤维方向和铺层方向与试验要求相符) 试样的加工(采用硬质合金刀具或砂轮片加工,防止试样产生分层、刻痕和局部挤压等机械损伤) 试样的冷却(采用水冷,禁止油冷) 13.纤维增强复合材料在拉伸试验中的几种可能破坏模式及其原因? 所有纤维在同一位置破坏,材料吸收断裂能量很小,材料断裂韧性差; 纤维在基体中拔出,吸收断裂能量很大,材料韧性增加并伴随界面开裂; 介于以上两者之间。 14.加强片的要求? 材料硬度低,便于夹具的咬合;材料的强度高,保证载荷能传递到试样上,且在试样发生破坏前本身不发生破坏。

碳纤维布安全性能指标

强度级别高强I级高强I级高强II级高强II级克重(g/m2)300 200 300 200 理论厚度0.167 0.111 0.167 0.111 抗拉强度 (MPa) 国标安全指标3400 3400 3000 3000 弹性模量 (GPa) 国标安全指标240 240 210 210 伸长率(%)国标安全指标 1.70 1.70 1.50 1.50 碳纤维布设计计算指标 性能项目单项织物(布) 高强I级高强II级 抗拉强度设计值f t (MPa)重要构建1600 一般构建2300 2000 弹性模量设计值E f (GPa)重要构建 2.3*105 2.0*105一般构建 抗应变设计值εf重要构建0.007 0.007 一般构建0.01 0.01 以上两个表格放在碳纤维的工艺里,以下这个表格放在芳纶布的工艺里 碳布/芳纶布设计计算指标保证强度对比 材料抗拉强度材料系数设计计算指 标(MPa)理论厚度 (mm) 设计保证强 度(KN/m) 280g芳纶 布 2000 1.2 1667 0.193 321.73 200g碳布 (II级) 3000 1.5 2000 0.111 222.00 200g碳布(I 级) 3400 1.5 2300 0.111 255.30 415g芳纶 布 2000 1.2 1667 0.286 476.76 300g碳布 (II级) 3000 1.5 2000 0.167 334.00 300g碳布(I 级) 3400 1.5 2300 0.167 384.10 注:芳纶布材料系数一般构件取值为1.2

产品型号单位重量 (g/m2)设计厚度 (mm) 抗拉强度 (MPa) 弹性模量 (GPa) 伸长率 (%) 保证强度 (KN/m) C-280 280 0.193 ≥2000≥110≥2.0386 C-415 415 0.286 ≥2000≥110≥2.0572 C-623 623 0.430 ≥2000≥110≥2.0860 C-830 830 0.572 ≥2000≥110≥2.01144 碳纤维板加固 碳纤维板加固特点: 1、碳纤维板材是用碳纤维和树脂拉挤成型的复合材料,秉承了碳纤维自重轻,强度高和耐腐蚀等特性,纤维体积通常含量大于65% 。 2、抗拉强度是普通钢材的10倍以上,弹模优于钢材,具有优异的抗蠕变和抗震性。 3、重量轻、柔韧性好、比强度高,重量仅为钢的1/5,有较高的韧性,可以盘卷。 4、施工便捷,施工质量易保证,材料不用预加工,工序方便。 5、良好的耐久性和耐腐蚀性,耐酸、碱、盐及大气环境的腐蚀,不须定期维护。 某碳板技术参数 纤维方向厚度 (mm) 幅宽 (mm) 长度 (m) 抗拉强度 (MPa) 弹性模量 (GPa) 伸长率 (%) 纤维体积 含量(%) 单向 1.2 50 50/100 ≥2400≥160≥1.7≥65单向 1.2 50 50/100 ≥2400≥140≥1.5≥55 碳纤维板施工流程 施工准备 混凝土表面处理 配置并涂刷底层树脂 配制找平材料并对不平整处修复 配制并涂刷浸渍树脂或粘贴树脂 粘贴碳纤维板材 表面防护 粘贴碳纤维板材的具体方法如下: 1、应按设计要求的尺寸裁剪碳纤维板,按产品供应商提供的工艺规定配制粘接树脂。 2、将碳纤维板表面擦拭干净至无粉尘,如需粘贴两层时,对底层碳纤维板两面均应擦拭干净。 3、擦拭干净的碳纤维板应立即涂刷粘接树脂,胶层应呈突起状,平均厚度不小于2mm。 4、将涂有粘接树脂的碳纤维板用手轻压贴于需粘贴的位置。用橡皮滚筒顺纤维方向均匀平稳压实,使树脂从两边溢出。保证密实无空洞。当平行粘贴多条碳纤维板时两板之间空隙应小于5mm。 5、需粘贴两层碳纤维板时,应连续粘贴。如不能立即粘贴,在开始粘贴前应对底层碳纤维板重新做好清洁工作。

相关主题