基于聲發(fā)射技術(shù)的芳綸1414-聚丙烯拉伸損傷性能研究.pdf

1、本文通過拉伸力學(xué)性能分析、聲發(fā)射參數(shù)分析以及關(guān)聯(lián)圖分析，從不同角度對芳綸1414(PPTA)/聚丙烯(PP)復(fù)合材料的損傷形式和演變過程進行了研究。力學(xué)性能方面：對PP基體、PPTA纖維束、[90]單層板、[45]單層板、[0]單層板以及[0/90]層合板的拉伸力學(xué)性能進行了研究，得到負荷-位移曲線圖，以及相應(yīng)的應(yīng)力-應(yīng)變曲線圖：討論了拉伸曲線的變化特征，并分析了各試樣在不同階段的拉伸破壞特征。聲發(fā)射方面：對各試樣在拉伸破壞過程中進行全

2、程動態(tài)監(jiān)測，得到各試樣拉伸破壞的聲發(fā)射特征。根據(jù)參數(shù)特征，對拉伸全過程進行了階段性解析，同時根據(jù)關(guān)聯(lián)圖分析得到每個階段的詳細信息，進而得到各試樣的拉伸破壞機理，從而推理得到PPTA/PP復(fù)合材料層合板的拉伸破壞機理。
　　 通過試驗和數(shù)據(jù)分析，結(jié)論如下：
　　 PP基體：聲發(fā)射信號的幅度主要分布在42-65dB之間，持續(xù)時間低于1000us，而個別信號達到90dB以上，持續(xù)時間在3000-4000us之間，破壞的主要形式

3、是：基體裂紋、基體斷裂。PPTA：聲發(fā)射信號的幅度分布在42-90dB之間連續(xù)不止，持續(xù)時間低于600us，而個別信號達到90dB以上，持續(xù)時間在1500-2000us之間，破壞的主要形式有：纖維斷裂。[90]單層板：聲發(fā)射信號的幅度信號分布在42-65dB之間，持續(xù)時間低于1000us，少量分布在70-100dB之間，持續(xù)時間在3000-4000us之間，破壞形式主要有：界面橫向破壞、界面分離。[45]單層板：聲發(fā)射信號的幅度信號基本

4、分布在42-65dB之間，持續(xù)時間低于1500us，少量達到70dB以上，持續(xù)時間在3000us以上，甚至高達15000us，破壞的主要形式有：界面脫粘、纖維抽拔。[0]單層板：幅度信號基本分布在42-80dB之間，持續(xù)時間在1000us以下，幅度分布在80-100dB的信號，持續(xù)時間在1200-2000us之間，破壞的主要形式有：基體裂紋、界面脫粘、纖維抽拔、纖維斷裂。[0/90]層合板：幅度信號基本分布在42-80dB之間，持續(xù)時間

5、在2000us以下，幅度分布在80-90dB的信號，持續(xù)時間在2000-6000us較寬范圍內(nèi)，還有一部分幅度分布達到90dB以上，持續(xù)時間在8000-12000us之間，破壞的主要形式有：基體裂紋、界面脫粘與分層、纖維抽拔、纖維斷裂。
　　 在以上各試樣拉伸破壞機理分析過程中，聲發(fā)射參數(shù)歷程分析起到了很大的作用，對拉伸過程的每個階段都提供了很有力的實時監(jiān)測信息。各參數(shù)在不同階段信號特征差別較大，每個破壞形式對應(yīng)的幅度、能量、持

6、續(xù)時間各不相同，從而給[0/90]層合板的復(fù)雜性破壞提供了可參考的信號數(shù)據(jù)特征。從拉伸破壞的整個聲發(fā)射全過程來看，早期破壞主要是基體裂紋、界面損傷的原始破壞，信號數(shù)量比較多，但是破壞能量較低；中期破壞主要是基體裂紋、界面脫粘、界面分層以及少量缺陷纖維的斷裂，信號比較密集，幅度增大，持續(xù)時間變長，相應(yīng)的破壞能量增大；破壞后期主體纖維斷裂，伴隨纖維束間的相互摩擦，最終無法承受巨大載荷，而使試樣發(fā)生破壞性斷裂。信號數(shù)量經(jīng)過了逐漸增加然后逐漸減