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碳纤维与树脂界面特性测试方法

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研究目标:

   碳纤维/树脂界面强度碳纤维品质高低的直观体现,有时甚至对复合材料力学性能和破坏机理决定作用。现有界面强度评价方法主要集中于单丝复合材料层面但一般针对特定纤维树脂测试结果分散性大。纤维束横向拉伸试样强度可用于表征界面强度,离散程度低适用材料体系广泛。该方法可简洁而稳定评价碳纤维界面强度

   另一方面界面传载效率,复合材料中传给纤维的应力/应变与复合材料的应力/应变之比对界面表征同样有重要意义。由于碳纤维具有良好的导电性,碳纤维含量较高的复合材料能够导电并有一定的电阻,当受到外力作用而产生损伤时,材料电阻会发生变化。相比于传统的微观测试方法不同,电阻法可便捷直接地反应界面传载效率。

技术途径:

   纤维束横向拉伸法,即在试样中部沿垂直于拉伸方向铺放单纤维束,浇注树脂共固化后进行拉伸。纤维束横向拉伸试样强度可定性表征界面强度结合多尺度力学模型,基于宏观有限元和细观单胞模型,可计算实际界面应力状态实现界面强度预报

   采用电阻法,首先测量纤维单丝并其拉伸过程中的电阻变化及应变的关系,标定出电阻法关系式中的常数K值,然后结合碳纤维/环氧树脂形成的界面的微观结构,分析测定碳纳米管纤维和各个树脂体系形成的复合材料的界面传载效率,并对影响界面传载效率的因素进行分析。



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