【摘 要】
：
纤维增强热塑性复合材料因具有高抗冲击性、高可设计性和可回收利用等优点而广泛应用于航空航天、交通运输和个体防护等领域,但在抗低速冲击结构设计方面仍有很大提升空间。本文依据复合材料的结构性能一体化设计原则,以高强度高模量的kevlar纤维、低密度高韧性的UHMWPE纤维作为增强材料,以热塑性的树脂EVA为基体,利用纳米材料作为改性材料,采用热压工艺制备了多种层合结构的UHMWPE纤维/kevlar纤维
论文部分内容阅读
纤维增强热塑性复合材料因具有高抗冲击性、高可设计性和可回收利用等优点而广泛应用于航空航天、交通运输和个体防护等领域,但在抗低速冲击结构设计方面仍有很大提升空间。本文依据复合材料的结构性能一体化设计原则,以高强度高模量的kevlar纤维、低密度高韧性的UHMWPE纤维作为增强材料,以热塑性的树脂EVA为基体,利用纳米材料作为改性材料,采用热压工艺制备了多种层合结构的UHMWPE纤维/kevlar纤维混杂复合材料,通过弯曲测试、层间剪切测试、低速冲击测试、数码相机和扫描电子显微镜观测等方法,分析了混杂结构和纳米材料改性对复合材料的力学性能和低速冲击性能的影响,探究了复合材料低速冲击破坏模式。结果表明:层间混杂结构能够有效提高纤维增强树脂基复合材料的力学性能,与纯UHMWPE纤维和纯kevlar纤维增强树脂基复合材料相比,UHMWPE纤维/kevlar纤维层间混杂复合材料的弯曲强度分别提高了36%和100%,并且低速冲击吸能更多以及冲击损伤更小,表现出“正混杂效应”;正反混杂结构在所有铺层结构设计中具有最好的力学性能,弯曲强度为36.30 MPa,层间剪切强度为1.07 MPa;纳米材料改性有利于提高纤维增强树脂基复合材料的力学性能和低速冲击性能,在几种纳米材料中,碳化硼纳米粒子对复合材料的增强效果最好,添加碳化硼纳米粒子含量为5%时,复合材料具有最好的力学性能和低速冲击性能,弯曲强度为42.43 MPa,层间剪切强度为1.18 MPa,低速冲击载荷为2653.35 N,冲击挠度为17.55 mm;纤维/纳米粒子/树脂混杂复合材料冲击响应表现为,高强度高模量的Kevlar纤维拉伸和剪切吸收能量,低密度高韧性的UHMWPE纤维压缩变形和层间分层吸收能量,热塑性树脂EVA基体开裂吸收能量,纳米粒子增韧改善纤维树脂界面、抵抗微裂纹和分散传递冲击力吸收能量。
其他文献
超疏水表面广泛存在于自然界中,通过仿生制备的超疏水表面可用于防水、防冰、水下减阻等工程领域。研究发现超疏水表面疏水的根本原因在于其上的微纳米结构,因而有必要从纳米尺度探究液滴与具有纳米结构表面的界面相互作用。此外,近年来微纳米技术得到了迅速的发展,超疏水表面的应用已经拓展到了微纳米尺度。探究纳米液滴与固体表面的相互作用可为纳米器件研制、喷墨打印、甚至于宏观超疏水表面的研制提供一定的理论指导。本文采
钛基复合材料（TMCs）由于其自身具有高比强度,高比模量,同时具有优异的耐高温能力,符合航空飞行器、高性能汽车领域结构件轻质高强的严格性能要求。然而TMCs的传统研究思路总是致力于提高增强相的含量和追求增强相均匀分布,其结果强度与塑（韧）性之间总是存在倒置关系,为解决这一难题,本文选择了一种具有高比表面积的二维材料石墨烯（graphene,Gr）和高纵横比的一维碳纳米管（carbon nanotu
近年来,交通拥堵在我国变得日益严重,发展轨道交通成为了解决该问题的有效措施,但是伴随着城市轨道网络规模的扩大,城市轨道的运营与管理也面临着更严峻的考验。客流是城市轨道系统中重要的组成部分,雨雪天气会使城市轨道客流产生波动,进而影响到城市轨道客流预测的准确度以及城市轨道运营安全。通过对客流波动规律的研究,解析不同雨雪等级下的客流波动规律及客流波动持续时长,提出基于长短期记忆神经网络（LSTM）的雨雪
未来航天运载器的目标已经逐步面向清洁化、可重复使用、单级入轨等,制造低温贮箱成为航天工程的关键技术,树脂基碳纤维复合材料的比强度高,作为制造低温贮箱的材料能极大降低运载器的发射成本,因此,全树脂基碳纤维复合材料成为重点研究对象。液氢极易在复合材料贮箱中发生渗漏,是亟待解决的问题,本课题从基体、增强材料、改进方法三方面研究复合材料的抗渗漏性,以此减少复合材料的渗漏问题。为了研究固化缺陷对环氧树脂渗漏
城市的快速发展对道路等基础设施的建设提出快速、环保等要求,装配式基层凭借其施工迅速、工厂预制等优势脱颖而出,但目前对于装配式基层结构的研究刚刚起步,结构设计过于依赖经验、结构设计方法及病害预防措施缺失等问题均限制其进一步推广使用。基于以上问题,本文开展了装配式基层沥青路面结构设计方法及结构优化研究,主要研究内容如下:首先,以保障基层结构整体性及预防反射裂缝为优化目标选定影响因素及控制指标。利用AB
MXenes是一类新型二维材料,具有优异的导电性、高亲水性以及良好的加工性,目前已在电化学储能、传感器、通信、生物医药、致动器等领域展现出潜在的用途。尤其是在电磁屏蔽领域,MXenes基于自身的高导电和层状结构特性,逐渐成为治理电磁污染的最佳材料之一。然而真空过滤、流延或刮涂得到的MXene（Ti3C2Tx）薄膜密度可高达4 g cm-3,极大地限制了其在需要轻质化材料的航空航天和智能便携式电子设
染料敏化纳米晶由于能够同时结合稀土上转换纳米晶（UCNPs）和有机染料的优点,引起了领域研究者的广泛关注。稀土上转换纳米晶毒性低、化学稳定性高、发光谱带窄、荧光寿命长,但稀土离子的4f-4f电子跃迁所决定的窄带和弱的吸收导致纳米晶的上转换发光效率较低。通过有机染料进行敏化,染料宽而强的吸收弥补了稀土离子吸收能力弱的缺陷,能够吸收大量近红外光并传递给纳米晶,但染料敏化后的纳米晶同时也变得不稳定,易光
随着我国快件物流行业的快速发展以及人们生活水平的提高,快件物流服务资源变得越来越丰富,同时人们对寄送快件也有了更多的个性化需求。但目前我国的快件物流服务资源分散在行业内的各个公司内,流程复杂且各不相同,缺乏统一的描述模型;快递公司也未能有效地挖掘用户的潜在需求,导致用户难以表达更多需求,快递公司也难以针对用户特性提供个性化服务。因此需要准确获取用户的个性化需求,并为其提供相应的服务。首先,针对快件
开发新型应力发光材料以满足现代防伪领域的巨大需求具有重要意义。应力发光材料能够将受到的机械刺激转化为光子发射的特性,为开辟新的防伪方式提供了新的可能。但是,该领域存在的一些问题,严重的阻碍了应力发光的研究和应用:第一,应力发光机理不明确,这对材料的开发设计和性能提升有很大的影响;第二,目前制备应力发光纳米材料的文献报道很少,阻碍了材料的应用前景;第三,实际开发和应用有限。本文紧紧围绕着这三个问题,
负泊松比网格结构具有良好的物理性能和力学特性,在车辆、航空航天、精密制造等领域有广阔的应用前景,尤其是其独特的拉胀性能,使其在受到冲击时单位质量吸收的能量更多,这对于轻质高抗冲击性能的吸能材料研究具有很高的价值。本文运用理论分析与有限元分析、实验相结合的方法,以增强型内凹六边形负泊松比网格结构为研究对象,建立了网格结构的等效力学性能、冲击载荷下质量比吸能、等效应力、等效应变与尺寸参数之间的关系的理