多向纤维复合材料拉伸行为的研究.pdf

一

多向混杂纤维复合材料拉伸行为的研究

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张晓宏宋焕成张佐光

(北京航空航天大学100083)、／o／；

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，d文摘本文采用I程上常用的铺层角，保持铺层角度序列不变，通过改变
混杂方式对多向混杂复合材料在拉伸载荷作用下的力学行为进行1实验分析研
完，并与单向混杂纤维复合材料力学行为进行1比较，为混杂纤维复合材料准确
地进行选材和材料设计，为混杂复合材料更广泛运用提供了理论基础
AbstractThetensilebehaviorofhybridlaminateswiththesameplyori—
entationsequence(0／45／一4519010145／-45／90)butdifferenthybridstroc—
turewasinvestigatedandcomparedwiththatofuni—directionalhybfidlami—

nates．Theresultswouldprovidescientificevidenceforselectingmaterials，de—
signingstructuresandpredictingpropertiesofhybridcomposites，
关键词璺童堑生健全芏苎，芝鱼塞全盐盐墼竺塑

1前言层角度序列不变，通过改变混杂结构，对多
混杂纤维复合材料(Hy)是指两种或两向混杂复合材料在拉伸载荷作甩下的力学
种以上纤维增强同一种基体的复合材料。行为进行了实验分析研究，并与单向混杂纤
它不仅保留了单一纤维复合材料的优点，而维复合材料力学行为进行了比较，为混杂纤
且不同纤维问混杂可以取长补短，匹配协维复合材料准确地进行选材和材料设计，为
调，使之具有优异的综合性能。混杂复合材料更广泛运用提供了理论基础。
混杂纤维复合材料的设计思想是70年2实验部分
代首先由林毅提出的，之后，各国学者进行2．1组分材料
了大量的研究。近十几年来，各国学者主要实验中所甩纤维材料的性能见表1，所
集中于单向混杂纤维复合材料的物理性能、用基体为625所提供的改性双马来酰亚胺，
力学性能的研究。对多向混杂纤维复合材料牌号qY8911，断裂延伸率2．2。
的力学性能研究还很少，文献资料报遭也极
少(本文作者对世界三大数据库近十年文献衰1扦维性能参数及来潭
资料进行机检和对世界复合材料领域近四密虞拉忡柱t拉强虞袭一长亭生产r塞
·cm一0，
年主要英文期刊进行手检结果)。可是，在工
日本求
程实践中可能大量应用的却是多向混杂纤
曩蚵毫■盛司
维复合材料，因此研究多向混杂纤维复合材
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料的力学行为非常有必要，多向混杂纤维复璃奸雏奸睫
合材料是一个新而又广阔的研究领域]
本文采甩工程上常甩的铺层角，保持铺2．2复合材料试样制备
宇航材料工艺1994年第5期

2．2．1压制工艺表2层压板铺层形式与参数

(1)热压罐成型法层压板混混杂
编号铺层形式杂面嚣
将按要求铺好的预浸料板放在平台上，比

按标准封装起来，检查真空度，真空度不应MBG[凡5G卜5G／9／0。儿卜惋k

低于96kPa，送于热压罐固化。MBH—l：0c^5G卜／鲫0c5G／一‘／。]33．68

(2)固化工艺MBH2[／6c／一45c／鲫。／~5c／一{5cb8

QY8911基体复合材料的固化工艺为：MBH一3／6c／一／／6c／一4／82．04

由室温升温至160℃，恒温10土2minMBC[0cn一6c,"~0c／4．~／一4／

后，加压0．2MPa，恒温恒压30土2rain，升温注M最示多向复台材料。
至177℃，再加0．2～0．3MPa压力，恒温恒图1是多向混杂纤维复合材料(M—Hy)
压1．5h，自然降温至80"C以下开罐。升温速完整的载荷一位移(P—a／)曲线。从该图
率为2℃／rain。中可以看出，多向混杂纤维复合材料在破坏
2．2．2层压板质量检验前均未出现拐点或折线，始终为光滑的曲
层压板由625所甩超声波和软x射线线，表现出一次破坏的特征，这与单向混杂
探伤检查，分层缺陷<5mm×5mm，孔隙含纤维复合材料通常出现的二次破坏特征不
量<1．5同23]。
2．2．3试样加工
层压板用MW6020磨床切割为试样。
2．2．4试样尺寸
多向混杂纤维复合材料拉伸试样尺寸
为长220mm，宽25mm，厚2t0．1mm，加强
片长30mm。
2．3性能测试
试样标准环境条件和试样状态调节按，
GB1446-83规定进行

试验采用设备为MTs88O一5OkN万能△g／mm
实验机，加载速度为2mm／mln。
图1M—H层压板拉伸P一△曲线
2．4层压板铺层形式及其参数圈中1．MBC}2．MBH-3I3．MBH-1I

用于实验的层压板铺层形式及其参数4．M】