芯材的表面處理對復(fù)合材料夾芯板力學(xué)性能的影響.pdf

1、復(fù)合材料泡沫夾芯板不僅具備比強度高、比模量大、抗沖擊性能強等良好的力學(xué)特點，而且具有隔熱、隔音、減振等功能特點，因此，在航空、航天、船舶、能源、交通等領(lǐng)域日益受到關(guān)注。為了滿足各領(lǐng)域越來越高的工況要求，提高芯材的力學(xué)性能成為提高夾芯板整體性能的重要方式之一。將泡沫平板表面處理，即在泡沫表面切割出不同尺寸及分布的切縫，產(chǎn)生的芯材在夾芯板成型后因切縫中的樹脂而使力學(xué)性能獲得提高。目前，經(jīng)表面處理的芯板應(yīng)用面越來越廣，但芯材表面處理方式對夾芯

2、板力學(xué)性能的影響的相關(guān)研究還較少見。
　　本文提出表面處理芯材夾芯板的二步結(jié)構(gòu)分析法。第一步，以薄片模型為理論模型，結(jié)合ANSYS有限元軟件對含樹脂的芯材的力學(xué)性能進行預(yù)測；第二步將芯材看作兩層（樹脂增強芯材子層1和純PVC芯材子層2，某些處理方式中可不含有純芯材層），計算整體夾芯板的力學(xué)性能，并通過實驗驗證，證實了該方法的有效性。為進一步優(yōu)化設(shè)計，考察了切縫深度、寬度、間距及分布對復(fù)合材料夾芯板的彎曲、平拉、平壓等力學(xué)性能的影響

3、。實驗中，利用真空灌注VARI(Vacuum Assisted Resin Infusion)成型工藝制備了含不同表面處理方式的芯材的復(fù)合材料夾芯板，測定夾芯板試樣的彎曲、平拉、平壓性能，根據(jù)測試結(jié)果分析芯材表面處理方式對夾芯板力學(xué)性能的影響。主要研究內(nèi)容和結(jié)論如下：
　　(1)以從單向單面切割板ODC(One Directional Coutour)為例，提取芯材子層1的代表性體積單元(單胞)，分別用薄片模型理論和ANSYS模擬

4、計算芯材子層1的等效拉伸模量、剪切模量等基本力學(xué)參數(shù)，結(jié)果對比分析表明：通過數(shù)值模擬計算單胞的力學(xué)性能預(yù)測芯材的等效力學(xué)性能的方法是合理的；
　　(2)選取芯材多種表面處理方式的代表性尺寸，分別從經(jīng)表面處理的芯板中提取單胞，利用ANSYS計算芯材的力學(xué)性能。結(jié)果表明，芯材經(jīng)過表面處理后，力學(xué)性能得到提高；
　　(3)根據(jù)國標試驗分別模擬計算和測定夾芯板試樣的彎曲、平拉、平壓性能，模擬結(jié)果與實驗結(jié)果符合較好，說明數(shù)值模擬方法是

5、可靠的。所以，首先通過數(shù)值預(yù)測樹脂增強芯材的力學(xué)性能，再將含樹脂的芯材作為復(fù)合材料多層結(jié)構(gòu)中的一層進行整體夾芯板的力學(xué)分析的方法是合理可行的；
　　(4)為了優(yōu)化設(shè)計，模擬分析了不同的表面處理方式對夾芯板的力學(xué)性能的影響。結(jié)果表明，對于本文研究的夾心結(jié)構(gòu)，切縫深度和切縫間距對夾芯板的剛度影響較大，對平拉和平壓強度影響較低；切縫寬度可顯著提高夾芯板的平拉和平壓強度，對夾芯板剛度無影響；組合型表面處理能夠提高夾芯板的剛度、平拉和平壓強