论复合材料弯曲实验

不同结构厚截面三维机织碳纤维复合材料的弯曲性能对比高雄;胡侨乐;马颜雪;张琦;魏毅;邱夷平【摘要】为准确分析不同结构厚截面复合材料不同方向上的弯曲性能差异,通过设计织造三向正交、浅交直联、浅交弯联3种典型机织结构的厚截面碳纤维三维机织物,并采用真空辅助树脂成型工艺制备了近似纤维体积含量的碳纤维复合材料板,对其进行了XYZ方向的弯曲实验.结果表明:三向正交结构由于内部纤维束近似平直,碳纤维束自身性能得到最大利用,对应复合材料经向弯曲强度最好;浅交直联结构复合材料的Z经和Z纬弯曲强度累加值最大,其厚度截面上的综合弯曲性能最好,且其他各方向的弯曲强度较为均衡;浅交弯联结构内部纱线交织摩擦损伤严重,且经纱屈曲程度最大,对应复合材料经纬向弯曲性能均为最差.%In order to investigate bending properties of carbon fiber composites with varied three-dimensional ( 3-D ) woven structures, Shallow-Straight-Joint, Shallow-Bend-Joint and three-directional (3-D) Orthogonal as basic structures of composite performs were selected. All these performs were woven with carbon fibers and prepared to be composite samples by vacuum assised resin infusion ( VARI ) technology. The bending properties in three directions of XYZ were tested and compared among the three structures. With comparing the bending performances of different structural composites, some conclusions are conducted as follows:3-D orthogonal structural reinforcement preform has the highest contribution to the composite mechanical properties, because its warp yearns are straightly maintained in the structure. Composites with the Shallow-Straight-Joint structure has the highest cumulative bending strength in Z-warp directionand Z-weft direction. Its bending properties are relatively balanced in all directions. Owing to the frequently interlocking and the farthest warp crimp, composites with Shallow-Bend-Joint structure achieve the worst bending properties in the warp and weft direction.【期刊名称】《纺织学报》【年(卷),期】2017(038)009【总页数】6页(P66-71)【关键词】碳纤维;三维机织复合材料;弯曲性能;厚截面;角联锁结构;三向正交结构【作者】高雄;胡侨乐;马颜雪;张琦;魏毅;邱夷平【作者单位】东华大学纺织面料技术教育部重点实验室,上海 201620;东华大学纺织学院,上海 201620;东华大学纺织学院,上海 201620;东华大学纺织面料技术教育部重点实验室,上海 201620;东华大学纺织学院,上海 201620;东华大学纺织学院,上海 201620;东华大学民用航空复合材料协同创新中心,上海 201620;东华大学纺织面料技术教育部重点实验室,上海 201620;东华大学纺织学院,上海 201620【正文语种】中文【中图分类】TB332随着航空航天业的迅速发展，三维纺织结构先进复合材料制备[1-3]及结构性能拟合设计[4-6]的相关文献报道越来越多，但研究对象的截面厚度基本集中在10 mm 以下。

碳化硅／环氧树脂复合材料的制备及性能研究分别采用固化剂D230、9035、acamine 2636与环氧树脂E51混合，然后分别与用硅烷偶联剂（KH550、KH560、A171）处理的碳化硅颗粒混合，采用浇注法制备了碳化硅/环氧树脂复合材料。

以材料的弯曲强度为评价方法，研究了3种不同固化剂构成的环氧树脂体系以及3种硅烷偶联剂对碳化硅/环氧树脂复合材料性能的影响，以及复合材料弯曲强度与材料中环氧树脂含量的关系。

结果表明，3种固化剂中以D230、9035制备的材料性能为好；采用KH550、KH560处理碳化硅颗粒后的材料性能比不处理或采用A171处理碳化硅颗粒后的材料性能为好。

随着复合材料中环氧树脂相含量的增加复合材料的弯曲强度下降。

标签：环氧树脂；碳化硅；复合材料1 前言环氧树脂是一种常用的具有良好使用性、价廉的热固性高分子材料，但也具有耐摩擦磨损性能和导热性能较差的缺点，通常需要与其他无机填料复合才能获得良好的耐磨损性能和导热性能[1]。

碳化硅（SiC）具有高强度、高硬度、耐磨、耐腐蚀、抗氧化、高热导率、良好的高温稳定性、低的线胀系数、强的耐化学腐蚀性等优点[2]。

将碳化硅颗粒（包括纳米颗粒）和环氧树脂混合后固化成型，制备碳化硅/环氧树脂复合材料，可以制备耐磨损材料和导热材料[3～5]。

浇注法制备颗粒填充的环氧树脂复合材料具有操作简单，改变模具可制成各种形状部件的优点。

本研究采用价格相对便宜且易得的普通碳化硅颗粒、3种固化剂和环氧树脂，用浇注法制备了碳化硅/环氧树脂复合材料。

系统研究了固化剂、硅烷偶联剂对碳化硅颗粒的表面处理对复合材料弯曲性能的影响，以及碳化硅/环氧树脂复合材料弯曲性能与环氧树脂相含量的关系。

2 实验部分2.1 主要原料环氧树脂（E-51），天津天豪达化工有限公司；固化剂acamine 2636，美国空气产品公司；固化剂9035，苏州亨思特实业有限公司；固化剂D230，美国亨斯迈公司；偶联剂KH 550、KH560，辽宁盖州市恒达化工有限责任公司；偶联剂A171，美国联碳公司；促进剂K54，韩国金井公司；黑碳化硅颗粒（12#、60#、90#、320#），市售。

纤维增强塑料复合材料的弯曲试验如何进行纤维增强塑料复合材料的弯曲试验纤维增强塑料复合材料，是指在塑料基体中添加一定比例的纤维增强材料，通过复合加工形成的一种新型材料。

因其具有轻质、高强性、高刚性等优异性能，广泛应用于航空航天、汽车、建筑等领域。

而弯曲试验，则是用来评估这类材料在受力情况下的性能表现。

本文将以纤维增强塑料复合材料的弯曲试验为主题，深入探讨其试验原理、方法以及实际应用。

一、纤维增强塑料复合材料的弯曲试验概述纤维增强塑料复合材料的弯曲试验，旨在评估材料在受弯应力下的性能表现。

通过施加一定的弯曲载荷，观察材料在弯曲过程中的变形和破坏情况，可以得出材料的弯曲强度、弹性模量等重要参数。

这些参数对于材料的设计、选材和工程应用具有重要意义。

二、纤维增强塑料复合材料的弯曲试验原理在进行纤维增强塑料复合材料的弯曲试验时，需要考虑到材料的各向异性、弯曲载荷的施加方式以及试样的几何形状等因素。

在实际试验中，通常采用悬臂梁试样或三点弯曲试样进行测试。

通过在试样上施加一定的弯曲载荷，可以观察到试样在弯曲过程中的变形和破坏情况，从而得出材料在弯曲状态下的性能参数。

三、纤维增强塑料复合材料的弯曲试验方法在进行纤维增强塑料复合材料的弯曲试验时，需要遵循一定的试验方法和标准。

ASTM D7264-16《纤维增强塑料复合材料悬臂梁弯曲试验标准》、ISO 14125《塑料复合材料挠曲性能测定方法》等，都对试验方法和参数进行了规定。

通过严格遵守试验标准，可以确保试验结果的准确性和可靠性。

四、纤维增强塑料复合材料的弯曲试验实际应用纤维增强塑料复合材料的弯曲试验在航空航天、汽车、建筑等领域有着广泛的应用。

在航空航天领域，工程师们需要通过弯曲试验来评估飞机机身材料在受力情况下的性能表现；在汽车工业中，弯曲试验则可用于评估汽车车身材料的强度和刚性等参数。

纤维增强塑料复合材料的弯曲试验对于相关行业的品质控制和产品研发具有重要意义。

聚合物复合材料力学性能研究报告摘要：本研究报告旨在探讨聚合物复合材料的力学性能。

通过实验研究和数值模拟方法，我们对聚合物复合材料的强度、刚度、断裂韧性以及疲劳性能进行了全面分析。

研究结果表明，聚合物复合材料在力学性能方面具有优异的表现，但也存在一些局限性。

本报告提供了对聚合物复合材料力学性能的深入理解，为材料设计和应用提供了重要参考。

1. 引言聚合物复合材料是由聚合物基体和增强剂组成的复合材料，具有轻质、高强度和良好的耐腐蚀性等优点。

随着科技的发展，聚合物复合材料在航空航天、汽车工业、建筑和体育器材等领域得到广泛应用。

为了更好地利用聚合物复合材料的优势，深入研究其力学性能至关重要。

2. 实验方法本研究采用了标准的拉伸、弯曲和压缩试验来评估聚合物复合材料的力学性能。

我们选择了几种常见的聚合物基体和增强剂进行实验，包括碳纤维、玻璃纤维和纳米填料等。

通过测量材料的应力-应变曲线，我们可以获得材料的强度、刚度和断裂韧性等参数。

3. 结果与讨论实验结果表明，聚合物复合材料具有较高的强度和刚度。

增强剂的加入可以显著提高材料的力学性能。

碳纤维增强聚合物复合材料在强度和刚度方面表现出色，适用于要求高强度和刚度的应用。

玻璃纤维增强聚合物复合材料具有较好的韧性和耐冲击性，适用于需要抗冲击性能的应用。

纳米填料的加入可以改善聚合物复合材料的疲劳性能，延长其使用寿命。

4. 数值模拟为了更全面地了解聚合物复合材料的力学性能，我们采用数值模拟方法对其进行了研究。

通过有限元分析，我们可以模拟材料在不同载荷下的应力分布和变形情况。

数值模拟结果与实验结果相吻合，验证了实验的准确性。

5. 局限性与展望尽管聚合物复合材料具有许多优点，但也存在一些局限性。

例如，聚合物基体材料在高温环境下容易软化，导致力学性能下降。

此外，复合材料的制造成本较高，限制了其广泛应用。

未来的研究可以重点关注这些问题，并寻找解决方案，进一步提高聚合物复合材料的力学性能。

《玻璃纤维-环氧树脂复合材料力学性能研究》玻璃纤维-环氧树脂复合材料力学性能研究一、引言随着现代工业技术的不断发展，复合材料以其独特的优势，如高强度、轻质、耐腐蚀等，逐渐成为各类工程领域中的重要材料。

其中，玻璃纤维/环氧树脂复合材料因其优异的力学性能和良好的加工性能，在航空航天、汽车制造、建筑工程等领域得到了广泛应用。

因此，对玻璃纤维/环氧树脂复合材料的力学性能进行深入研究，对于推动其在实际应用中的发展具有重要意义。

二、玻璃纤维/环氧树脂复合材料的组成与制备玻璃纤维/环氧树脂复合材料主要由玻璃纤维和环氧树脂基体组成。

其中，玻璃纤维具有较高的强度和刚度，而环氧树脂基体则起到粘合和增强作用。

在制备过程中，首先将玻璃纤维进行预处理，然后与环氧树脂混合、搅拌均匀，最后进行固化、成型等工艺。

三、玻璃纤维/环氧树脂复合材料的力学性能研究1. 拉伸性能研究拉伸性能是衡量材料力学性能的重要指标之一。

通过对玻璃纤维/环氧树脂复合材料进行拉伸试验，可以了解其抗拉强度、弹性模量等参数。

研究表明，玻璃纤维的加入可以有效提高复合材料的拉伸性能，使复合材料具有更高的抗拉强度和更好的弹性。

2. 弯曲性能研究弯曲性能是指材料在受到弯曲力作用时的抵抗能力。

通过对玻璃纤维/环氧树脂复合材料进行弯曲试验，可以了解其弯曲强度、弯曲模量等参数。

研究表明，复合材料的弯曲性能与其内部结构密切相关，适当的纤维含量和分布可以有效地提高复合材料的弯曲性能。

3. 冲击性能研究冲击性能是指材料在受到冲击力作用时的抵抗能力。

对于玻璃纤维/环氧树脂复合材料而言，其冲击性能对其在实际应用中的耐久性和安全性具有重要意义。

通过冲击试验，可以了解复合材料在受到冲击力作用时的破坏形态、能量吸收等性能。

研究表明，适量的玻璃纤维加入可以有效提高复合材料的冲击性能。

四、影响因素分析1. 纤维含量：适量的玻璃纤维含量可以提高复合材料的力学性能，但过多的纤维含量可能导致材料内部结构的不均匀性增加，反而降低其力学性能。

第1篇实验名称：新型复合材料力学性能研究实验目的：1. 探究新型复合材料的力学性能，包括抗压强度、抗拉强度、弯曲强度等。

2. 分析复合材料的微观结构对其力学性能的影响。

3. 评估新型复合材料在实际工程应用中的可行性。

实验原理：本实验采用复合材料的力学性能测试方法，通过测试不同条件下复合材料的力学性能，分析其微观结构，从而评估其力学性能。

实验材料：1. 新型复合材料：由碳纤维、玻璃纤维和聚合物基体组成。

2. 标准实验设备：万能试验机、扫描电子显微镜、力学性能测试系统等。

实验步骤：1. 样品制备：根据实验要求，制备不同厚度、不同纤维含量的复合材料样品。

2. 力学性能测试：使用万能试验机对样品进行抗压、抗拉、弯曲等力学性能测试。

3. 微观结构分析：使用扫描电子显微镜对样品进行微观结构分析，观察纤维分布、界面结合等情况。

4. 数据分析与处理：对实验数据进行统计分析，得出复合材料力学性能的规律和影响因素。

实验结果与分析：1. 抗压强度：实验结果显示，新型复合材料的抗压强度随纤维含量的增加而提高，当纤维含量达到一定比例时，抗压强度趋于稳定。

2. 抗拉强度：实验结果表明，新型复合材料的抗拉强度随纤维含量的增加而提高，且随着纤维长度的增加，抗拉强度有所提高。

3. 弯曲强度：实验结果显示，新型复合材料的弯曲强度随纤维含量的增加而提高，当纤维含量达到一定比例时，弯曲强度趋于稳定。

4. 微观结构分析：扫描电子显微镜观察结果显示，新型复合材料中的纤维分布均匀，界面结合良好，有利于提高复合材料的力学性能。

结论：1. 新型复合材料具有良好的力学性能，其抗压强度、抗拉强度和弯曲强度均随纤维含量的增加而提高。

2. 复合材料的微观结构对其力学性能有显著影响，纤维分布均匀、界面结合良好有利于提高复合材料的力学性能。

3. 新型复合材料在实际工程应用中具有广阔的前景，有望替代传统材料，提高工程结构的安全性和可靠性。

实验讨论：1. 本实验采用的新型复合材料具有良好的力学性能，但在实际应用中，还需考虑其成本、加工工艺等因素。

复合材料层压板铺层设计的方式及实验验证结果引言构造设计是指依照构造设计的原始条件,依照构造设计的全然要求,提出合理的设计方案和进展具体的细节考虑,绘制出构造图纸,在需要时还须写出相应的技术文件,以使生产单位能依照这些数模/ 图纸和技术文件进展生产。

构造所受到的载荷、设计方式是构造布局与构造元件尺寸设计的全然依据,飞机构造必需保证足够的强度、刚度、疲劳寿命和损伤容限设计要求。

在进展民用飞机复合材料层压板构造铺层设计时,要紧按复合材料地板稳固性分析方式开展。

飞机构造中没有绝对的纯剪板,也没有单向的承拉/ 压板,关于复合受载的构造,设计师在对构造功能和传载路经进展分析后,依照工程经历忽略小载荷,结合成熟经典的设计理论和方式,布置构造并设计出具体的截面形式。

下面将论述复合材料层压板铺层设计的方式及实验验证结果:1 层压板屈曲分析用经常使用的工程算法为构造元件设计提供支持。

1. 1 铺层设计参数目前,机体构造复合材料层压板的经常使用设计方式是采纳对称均衡铺层,要紧采纳0°、±45°、±90°的标准铺层角。

这四个铺层角一样能够知足载荷设计要求,同时也能简化分析和制造。

全然铺层设计准那么有:(1)要有足够多的铺层,其纤维轴线与内力拉压方向一致,以最大限度利用纤维的高强度、高刚度特性。

(2)应避免一样取向的铺层叠置。

如难以知足此要求,那么不能将4 层以上取向一样的铺层叠置,以减小边缘分层现象发生。

(3)关于较厚的(一样6 ~ 16 层)层压板,相邻的铺层角度转变一样不要超过6°毅,也确实是说不要用0°和90°,或45°和-45°的相邻铺层,以避免固化应力产生的微观裂纹和有利于层间剪切应力的传递。

( 4) 0°、±45°、±90°四种铺层中每一种至少要占10%,以避免任何方向的基体直经受载。

复合材料层合管等效抗弯刚度的试验分析【摘要】本文通过试验分析复合材料层合管的等效抗弯刚度，着重探讨了其定义与公式推导、试验方法与步骤、试验结果分析、参数优化与讨论以及模拟分析。

研究发现，复合材料层合管的等效抗弯刚度受多种因素影响，包括材料组成、层数、厚度等。

通过试验和模拟分析，可以优化管材设计和制备工艺，提高其抗弯性能。

本文还对未来研究方向进行展望，如进一步探究复合材料层合管的其他力学性能及其在工程中的应用前景。

综合以上内容，本研究有助于深入了解复合材料层合管的力学特性，为相关领域的进一步研究和实践提供参考。

【关键词】复合材料、层合管、抗弯刚度、试验分析、参数优化、模拟分析、影响因素、结论、展望1. 引言1.1 研究目的本文旨在通过试验分析，研究复合材料层合管的等效抗弯刚度特性。

具体而言，研究目的包括：1. 探究复合材料层合管在弯曲加载下的变形和破坏行为，以深入理解其力学性能；2. 对比不同材料组合、层厚比和层序排布等因素对抗弯刚度的影响，为优化复合材料层合管设计提供依据；3. 基于实验结果，探讨复合材料层合管等效抗弯刚度的计算方法及其在工程应用中的可靠性。

通过本研究，可为复合材料层合管结构设计和工程应用提供具体数据支持，推动复合材料在航空航天、汽车制造等领域的应用和发展。

1.2 研究意义在工程实践中，复合材料层合管的抗弯刚度是评估其结构性能的重要指标之一。

通过研究复合材料层合管的等效抗弯刚度，可以为工程设计提供对应的理论基础，从而优化结构设计，提高结构的承载能力和安全性。

对于复合材料层合管的抗弯性能进行试验分析，还可以为相关领域的研究和开发工作提供参考和指导。

研究复合材料层合管等效抗弯刚度的意义重大，对于推动复合材料技术的发展具有重要的实际意义。

1.3 研究内容本研究的主要内容是通过试验分析复合材料层合管的等效抗弯刚度，通过实验数据和数学模型的结合，探究复合材料层合管在抗弯性能方面的表现。

具体包括对复合材料层合管等效抗弯刚度的定义与公式推导，试验方法与步骤的设计与实施，试验结果的分析和数据处理，参数的优化与讨论，以及通过模拟分析来进一步验证实验结果。