1 Εισαγωγή
Το σύνθετο υλικό εποξειδικής ρητίνης ενισχυμένο με ίνες άνθρακα (CFRP) έχει πολλά πλεονεκτήματα, όπως χαμηλή πυκνότητα, υψηλή ειδική αντοχή, υψηλή ειδική ακαμψία, αντοχή στην κόπωση, αντοχή στη διάβρωση και καλές μηχανικές ιδιότητες. Χρησιμοποιείται ευρέως στην αεροδιαστημική και άλλες περιβαλλοντικά σκληρές κατασκευές, στην υγρασία, τη θερμότητα και τις κρούσεις. Η επίδραση των περιβαλλοντικών παραγόντων στα υλικά γίνεται ολοένα και πιο εμφανής. Τα τελευταία χρόνια, εγχώριοι και ξένοι μελετητές έχουν πραγματοποιήσει μεγάλο αριθμό μελετών σχετικά με τις επιπτώσεις του θερμού και υγρού περιβάλλοντος στα σύνθετα υλικά CFRP [1] και την επίδραση των κρούσεων στα σύνθετα υλικά CFRP. Η μελέτη διαπίστωσε ότι η επίδραση του θερμού και υγρού περιβάλλοντος στα σύνθετα υλικά CFRP περιλαμβάνει πλαστικοποίηση της μήτρας [2, ρωγμές [31 και εξασθενημένες ιδιότητες διεπαφής ίνας-μήτρας [2'3'5], κάμψη του σύνθετου υλικού CFRP με την αύξηση του χρόνου υγρής θερμικής επεξεργασίας). Οι μηχανικές ιδιότητες της απόδοσης [2, ιδιότητες μολύβδου και διαστρωματικής διάτμησης [2, 1 και στατικές ιδιότητες εφελκυσμού [3'6'7] έδειξαν πτωτική τάση. Οι Woldesenbet et al. [8,9] μελέτησαν τις μηχανικές ιδιότητες κρούσης των σύνθετων υλικών σε υψηλούς ρυθμούς παραμόρφωσης μετά από υγρή θερμική επεξεργασία και διαπίστωσαν ότι το ζεστό και υγρό περιβάλλον βελτίωσε την αντοχή των σύνθετων υλικών στην κρούση. Αποκαλύπτεται ότι η απορρόφηση υγρασίας των σύνθετων υλικών μπορεί να βελτιώσει τις μηχανικές ιδιότητες κρούσης των υλικών υπό ορισμένες συνθήκες, κάτι που διαφέρει αρκετά από τα πειραματικά αποτελέσματα υπό σχεδόν στατικές συνθήκες. Η τρέχουσα κύρια ερευνητική εργασία είναι η επίδραση της υγρής θερμότητας (συμπεριλαμβανομένης της εμβάπτισης σε νερό) στις ιδιότητες κρούσης χαμηλής ταχύτητας των σύνθετων υλικών μήτρας ρητίνης ενισχυμένων με ίνες. Οι Pan Wenge et al. [10] μελέτησαν τις ιδιότητες συμπίεσης δισδιάστατων υφασμένων σύνθετων ελασμάτων από υαλοβάμβακα/εποξειδική ρητίνη μετά από κρούση χαμηλής ταχύτητας σε θερμοκρασία δωματίου και υπό θερμές και υγρές συνθήκες (εμβάπτιση σε νερό 65 °C). 4. Το ελασματοειδές υπό ζεστό και υγρό περιβάλλον λαμβάνεται μετά από κρούση χαμηλής ταχύτητας. Η απόδοση συμπίεσης μειώνεται σημαντικά. Οι Karasek et al. [1] μελέτησαν τις επιδράσεις της υγρασίας και της θερμοκρασίας στην κρούση των σύνθετων υλικών από γραφίτη/εποξειδική ρητίνη και τα έλαβαν σε περιβάλλοντα χαμηλής θερμοκρασίας και θερμοκρασίας δωματίου. Η υγρασία έχει μικρή επίδραση στην αρχική ενέργεια και την απορρόφηση ενέργειας της βλάβης. Οι Yucheng zhong et al [12,13] πραγματοποίησαν μια δοκιμή κρούσης χαμηλής ταχύτητας σε σύνθετα ελάσματα μετά από υγρή θερμική επεξεργασία. Συμπεραίνεται ότι το ζεστό και υγρό περιβάλλον μειώνει σημαντικά τη ζημιά από κρούση του ελάσματος. Βελτιώνει την αντοχή σε κρούση των ελασμάτων. Οι Krystyna et al. [14] μελέτησαν την κρούση χαμηλής ταχύτητας του σύνθετου υλικού αραμιδίου-υαλοβάμβακα/εποξειδικής ρητίνης μετά από υγρή θερμική επεξεργασία (εμβάπτιση σε νερό 70 °C) και έλαβαν μικρότερη περιοχή ζημιάς από κρούση μετά από υγρή θερμική επεξεργασία. Αυτό προκαλεί ζημιά από αποκόλληση στο εσωτερικό του δείγματος, η οποία απορροφά περισσότερη ενέργεια κατά την κρούση και αναστέλλει τον σχηματισμό αποκόλλησης. Από τα παραπάνω μπορεί να φανεί ότι η επίδραση του υγρού θερμικού περιβάλλοντος στη ζημιά από κρούση των σύνθετων υλικών έχει τόσο προαγωγική όσο και αποδυναμωτική επίδραση. Επομένως, απαιτείται περαιτέρω έρευνα και επαλήθευση. Όσον αφορά την κρούση, οι Mei Zhiyuan et al [15] πρότειναν και καθιέρωσαν ένα μοντέλο ανάλυσης δυναμικής διείσδυσης δύο σταδίων (διείσδυση διάτμησης και συνεχής διείσδυση) σύνθετων ελασμάτων ενισχυμένων με ίνες υπό κρούση υψηλής ταχύτητας. Οι Guiping Zhao et al. [16] διεξήγαγε τρία είδη διαφορετικών ταχυτήτων (μικρότερη, ίση και μεγαλύτερη από το βαλλιστικό όριο ταχύτητας) στην απόδοση κρούσης και τη ζημιά του δείγματος μετά από τρία είδη ελασμάτων, αλλά δεν συμπεριέλαβε την επίδραση του υγρού θερμικού περιβάλλοντος στη ζημιά από την κρούση. Με βάση την παραπάνω βιβλιογραφία, η σχετική έρευνα σχετικά με την επίδραση του υγρού και θερμού περιβάλλοντος στα σύνθετα ελάσματα ενισχυμένα με ίνες δεν έχει ακόμη διερευνηθεί περαιτέρω. Σε αυτή την εργασία, μελετήθηκαν τα χαρακτηριστικά ζημιάς από κρούση των κορεσμένων με υγρή θερμότητα σύνθετων ελασμάτων από ίνες άνθρακα/εποξειδικές ενώσεις υπό συνθήκες υδατόλουτρου 70 °C. Οι επιδράσεις του θερμού και υγρού περιβάλλοντος στα χαρακτηριστικά αστοχίας κρούσης των σύνθετων υλικών αναλύθηκαν σε σύγκριση με δείγματα ξηρής θερμοκρασίας δωματίου. Στο πείραμα, τα ελάσματα CFRP προσκρούστηκαν στα ελάσματα CFRP με ταχύτητα 45 m/s, 68 m/s και 86 m/s. Μετρήθηκε η ταχύτητα πριν και μετά την κρούση. Αναλύθηκε η επίδραση του θερμού και υγρού περιβάλλοντος στην απόδοση απορρόφησης ενέργειας των ελασμάτων. Χρησιμοποιήθηκε υπερηχητική σάρωση c για την ανίχνευση της εσωτερικής βλάβης του ελάσματος και αναλύθηκε η επίδραση της ταχύτητας πρόσκρουσης στην περιοχή του σπασίματος. Χρησιμοποιήθηκαν το ηλεκτρονικό μικροσκόπιο σάρωσης και το τρισδιάστατο μικροσκοπικό σύστημα υπερβάθους-βάθους για την παρατήρηση των μεσοσκοπικών χαρακτηριστικών της βλάβης του δείγματος και η βλάβη του δείγματος αναλύθηκε από το υγρό θερμικό περιβάλλον. Η επίδραση των χαρακτηριστικών.
2 Πειραματικά υλικά και μέθοδοι
2. 1 Υλικό και προετοιμασία
Σύνθετο υλικό εποξειδικής ρητίνης από ίνες άνθρακα (T300/EMl 12), προ-εμβάπτισης που παρέχεται από την Jiangsu Hengshen Co., Ltd., πάχος προ-εμβάπτισης μίας στρώσης 0,137 mm με κλάσμα όγκου ινών 66%. Το πάνελ από laminate τοποθετείται στο δάπεδο της στρώσης. , μέγεθος 115mm x 115mln. Χρησιμοποιείται η διαδικασία διαμόρφωσης δεξαμενής θερμής πρέσας. Το διάγραμμα της διαδικασίας σκλήρυνσης που παρασκευάζεται με τη διαδικασία φαίνεται στο Σχήμα 1. Αρχικά, αυξήστε τη θερμοκρασία του δωματίου στους 80 oC με ρυθμό θέρμανσης 1 έως 3 oC/min, στη συνέχεια διατηρήστε το ζεστό για 30 λεπτά, θερμάνετε στους 130 oC με ρυθμό θέρμανσης 113 oC/min, διατηρήστε το ζεστό στα 120 λεπτά, μειώστε στους 60.0C με σταθερό ρυθμό ψύξης και στη συνέχεια αφαιρέστε την πίεση και απελευθερώστε, και απελευθερώστε.
2. 2 Υγρή θερμική επεξεργασία
Μετά την προετοιμασία του δείγματος, το δείγμα υποβλήθηκε σε υγρή θερμική επεξεργασία σύμφωνα με την προδιαγραφή HB 7401-96.171 "Πειραματική μέθοδος απορρόφησης υγρασίας από σύνθετο στρώμα με βάση ρητίνη σε υγρό και θερμό περιβάλλον". Αρχικά, το δείγμα τοποθετείται σε θερμοστατικό θάλαμο ξήρανσης στους 70 βαθμούς C για να στεγνώσει. Ζυγίζεται τακτικά χρησιμοποιώντας ζυγούς μέχρι η απώλεια ποιότητας του δείγματος να σταθεροποιηθεί σε όχι περισσότερο από 0,02%, η καταγεγραμμένη τιμή αυτή τη στιγμή είναι η Μηχανική Ξηρή Μάζα G. Μετά την ξήρανση, το δείγμα τοποθετείται σε νερό στους 70 βαθμούς C για υγρή θερμική επεξεργασία. Σύμφωνα με την προδιαγραφή HB 7401. Η μέθοδος που ορίζεται στο 96 "μετρά την ποιότητα του δείγματος κάθε μέρα, καταγράφεται ως Gi, και καταγράφει την αλλαγή στην απορρόφηση υγρασίας Mi. Η έκφραση απορρόφησης υγρασίας του δείγματος από έλασμα CFRP είναι:
Ο τύπος είναι λεπτομερής: Mi είναι η απορρόφηση υγρασίας του δείγματος, Gi είναι η ποιότητα μετά την απορρόφηση υγρασίας από το δείγμα, g, go είναι η ποιότητα ξηρής κατάστασης της μηχανικής κατασκευής του δείγματος.
2. 3 Πειράματα Κρούσης
Το πείραμα κρούσης υψηλής ταχύτητας στο έλασμα CFRP πραγματοποιήθηκε σε ένα αεροβόλο υψηλής ταχύτητας με διάμετρο 15 mm. Η συσκευή δοκιμής κρούσης υψηλής ταχύτητας (βλ. Σχήμα 2) περιλαμβάνει αεροβόλο υψηλής ταχύτητας, συσκευή μέτρησης ταχύτητας λέιζερ πριν και μετά την κρούση, σώμα σφαίρας, εξάρτημα εγκατάστασης δείγματος (πάνω δεξιά γωνία του Σχήματος 2) και συσκευή ασφαλείας ανάκτησης σώματος σφαίρας. Το σώμα της σφαίρας είναι μια κυλινδρική σφαίρα με κωνική κεφαλή (Σχήμα 2) και ο όγκος της σφαίρας είναι 24,32 g με διάμετρο 14,32 mm. Η ταχύτητα κρούσης είναι 45 m/s (ενέργεια κρούσης 46 J), 68 m/s (ενέργεια κρούσης 70 J), 86 m/s (ενέργεια κρούσης 90 J) κρούσης.
2. 4 Ανίχνευση ζημιών σε δείγματα
Αφού επηρεαστεί από την πρόσκρουση, η πλάκα edgout από εποξειδικό σύνθετο πολυστρωματικό στρώμα χρώματος από ίνες άνθρακα χρησιμοποιείται για την ανίχνευση της εσωτερικής ζημιάς από την πρόσκρουση της πλάκας πολυστρωματικού CFRP και η περιοχή προβολής της περιοχής ζημιάς από την πρόσκρουση μετράται από το λογισμικό ανάλυσης εικόνας UTwim και τα λεπτομερή χαρακτηριστικά της καταστροφής της διατομής παρατηρούνται με ηλεκτρονικό μικροσκόπιο σάρωσης και τρισδιάστατο μικροσκοπικό σύστημα υπερ-βάθους πεδίου.
3 Αποτελέσματα και συζητήσεις
3. 1 Χαρακτηριστικά απορρόφησης υγρασίας δειγμάτων
Συνολικά, σε 37,7 ημέρες, ο μέσος όρος απορρόφησης κορεσμένης υγρασίας είναι 1,780%, με ρυθμό διάχυσης 6,183x10,71112/s. Η καμπύλη απορρόφησης υγρασίας του δείγματος από πολυστρωματικό υλικό CFRP φαίνεται στο Σχήμα 3. Όπως φαίνεται από το Σχήμα 3, ο αρχικός ρυθμός ανάπτυξης της απορρόφησης υγρασίας του δείγματος είναι γραμμικός, μετά το γραμμικό στάδιο, ο ρυθμός ανάπτυξης της απορρόφησης υγρασίας αρχίζει να μειώνεται, φτάνοντας σε σταθερό επίπεδο μετά από περίπου 23 ημέρες και φτάνοντας σε κορεσμό απορρόφησης υγρασίας μετά από ένα χρονικό διάστημα. Επομένως, η απορρόφηση υγρασίας του δείγματος συμμορφώνεται με τη λειτουργία απορρόφησης υγρασίας δύο σταδίων: το πρώτο στάδιο απορρόφησης υγρασίας οφείλεται στην κοινή δράση της θερμοκρασίας και της υγρασίας, η υγρασία μέσω του ίδιου του υλικού περιέχει πόρους, οπές, ρωγμές και άλλα ελαττώματα που εξαπλώνονται στο εσωτερικό του υλικού. Η διάχυση του νερού είναι αργή και σταδιακά φτάνει στον κορεσμό σε αυτό το στάδιο.
3. Τα φαινομενικά χαρακτηριστικά καταστροφής της 2-στρωματικής πλακέτας laminate
Ταχύτητα κρούσης 86 m/s όταν το δείγμα μπροστά και πίσω από το φαινομενικό προφίλ καταστροφής, από το δείγμα σε ξηρή θερμοκρασία δωματίου, υγρό θερμό κορεσμό δείγματος, το σχήμα καταστροφής του μπροστινού μέρους είναι περισσότερο παρόμοιο, τα δύο δείγματα στην κρούση, λόγω των ρωγμών θεμελίωσης, η καταστροφή του κατά μήκος του πρώτου στρώματος των ινών έχει μια ορισμένη ολίσθηση. Αυτό προκαλεί το μπροστινό μέρος να αποκτήσει ένα ελλειπτικό ή ορθογώνιο σχήμα, και εκτός από το να είναι σε θέση να δει τη ρωγμή στο υπόστρωμα, οι ίνες μπορούν να φανούν να σπάνε. Από το δείγμα σε ξηρή θερμοκρασία δωματίου, υγρό θερμό κορεσμό δείγματος στο πίσω μέρος της καταστροφής του σχήματος μπορεί να φανεί ότι το πίσω μέρος κατά μήκος της κατεύθυνσης κρούσης έχει μια ορισμένη διόγκωση, και παρουσιάζει μια σταυροειδή ρωγμή. Είναι προφανές ότι το κάταγμα της ίνας, η ρωγμή βάσης και το κάταγμα ενδιάμεσου στρώματος (στρωματοποίηση) είναι τρεις μορφές καταστροφής, το τελευταίο μέρος της ίνας ανυψώνεται αλλά δεν σπάει, μόνο στρωματοποίηση και ρωγμή ίνας/βάσης. Το κάταγμα της ίνας είναι επίσης διαφορετικό, όπως φαίνεται από τη σύγκριση της μετωπικής και της οπίσθιας ζημιάς. Το μπροστινό μέρος προκαλεί κάταγμα της ίνας και του υποστρώματος λόγω συμπίεσης και διάτμησης. Το πίσω μέρος οφείλεται στο τέντωμα που προκαλεί το σπάσιμο της ίνας και τη στρωματοποίηση του υποστρώματος. Το Σχήμα 4 δείχνει μια ταχύτητα κρούσης 45 m/s, 68 m/s, 86 m/s όταν η εσωτερική ζημιά του δείγματος σαρώνεται C. Η περιοχή που υποδεικνύεται από την κατά προσέγγιση στρογγυλή γκρι γραμμή l στο κέντρο του σχήματος είναι η προβαλλόμενη περιοχή της οπής ζημιάς. Η μαύρη γραμμή πάνω και κάτω από κάθε μικρό διάγραμμα υποδεικνύει την περιοχή για την περιοχή αποφλοίωσης του δείγματος. Η περιοχή που σημειώνεται με τη λευκή γραμμή στο σχήμα (β), (δ), (στ) είναι η εσωτερική ζημιά του δείγματος κατά μήκος του ορίου. Το γράφημα δείχνει ότι η ενέργεια κρούσης αυξάνεται καθώς αυξάνεται η ταχύτητα κρούσης. Η ελασματοποιημένη πλάκα είναι σε θέση να απορροφήσει περισσότερη ενέργεια κατά την κρούση (βλ. Σχήμα 6 για συγκεκριμένες τιμές), με αποτέλεσμα μια αυξανόμενη περιοχή προβολής ζημιάς ελασματοποιημένης πλάκας: συγκρίνοντας το δείγμα ξηρού δωματίου σε θερμοκρασία δωματίου με την εικόνα του δείγματος υγρού-θερμού κορεσμού, μπορεί να φανεί ότι υπάρχει εσωτερική ζημιά (λευκή γραμμή) του δείγματος που παράγεται κατά μήκος του ορίου στην κατάσταση υγρού-θερμού κορεσμού του δείγματος, κυρίως λόγω της διαδικασίας απορρόφησης. Η πλαστικοποίηση του υποστρώματος στην πλάκα πολυστρωματικού υλικού και η αποδυνάμωση της διεπαφής ίνας-βάσης προκαλούν μια ορισμένη επίδραση στο όριο της πλάκας πολυστρωματικού υλικού κατά τη διάρκεια της διαδικασίας κρούσης. Σύμφωνα με το σχήμα, η περιοχή αποφλοίωσης (μαύρη γραμμή) του δείγματος σε ξηρή κατάσταση δεν διαφέρει πολύ από την υγρή-θερμή κατάσταση κορεσμού.
3. Τα λεπτομερή καταστροφικά χαρακτηριστικά του πάνελ 3 στρώσεων
Ο χάρτης χαρακτηριστικών βλάβης διατομής της πλάκας σύνδεσης του στρώματος CFRP, που λήφθηκε από το μικροσύστημα υπερβάθους 3D και τον καθρέφτη σάρωσης ηλεκτρονίων, με ταχύτητα κρούσης 45 m/s, ξηρή και υγρή και θερμή, δείχνει ότι η βλάβη του δείγματος και στις δύο καταστάσεις περιλαμβάνει τρεις μορφές καταστροφής: κάταγμα ινών, ρωγμή βάσης και κάταγμα ενδιάμεσου στρώματος. Αλλά η βάση των δύο δειγμάτων ραγίζει διαφορετικά. Η ρωγμή του υποστρώματος σε ξηρή κατάσταση ραγίζει στη σύνδεση μεταξύ της ίνας και του υποστρώματος. Ωστόσο, η ρωγμή του υποστρώματος μετά από υγρή θερμική επεξεργασία συνοδεύεται από την πτώση θραυσμάτων του υποστρώματος. Η απόδοση κρούσης της δομής και η υποβάθμιση της διεπαφής του υποστρώματος ινών σε υγρό και θερμό περιβάλλον καθορίζονται από κοινού. Στο υγρό και θερμό περιβάλλον, η πλάκα στρώματος CFRP στη βάση ρητίνης απορροφά μια ορισμένη ποσότητα νερού, το νερό που διαρρέει θα προκαλέσει τη διάλυση του υποστρώματος ρητίνης. Οι ίνες άνθρακα δεν είναι απορροφητικές, τότε πρέπει να υπάρχει υγρή διαστολή μεταξύ των δύο, αυτή η διαφορά αποδυναμώνει τη διεπαφή μεταξύ του υποστρώματος και της ίνας, μειώνοντας την αντοχή του υποστρώματος. Όταν υποβάλλονται σε φορτίο κρούσης, τα θραύσματα του υποστρώματος πέφτουν εύκολα έξω, με αποτέλεσμα μια διαφορά από τη διεπαφή ζημιάς του δείγματος σε ξηρή θερμοκρασία δωματίου. Από τη λεπτομερή δομή του σαρωμένου ηλεκτρικού καθρέφτη, μπορεί να φανεί ότι η ρωγμή του υγρού και θερμού σώματος βάσης είναι κυρίως η χαλαρή ρωγμή του σπασίματος πίεσης, ενώ η ρωγμή πριν από την υγρή θερμότητα είναι κυρίως εύθραυστη, και η οριζόντια ρωγμή διάτμησης μεταξύ των στρωμάτων είναι πιο εμφανής. Από το οπτικό μικροσκόπιο στο σχήμα, μπορεί να φανεί ότι οι μορφές καταστροφής είναι διαφορετικές στις δύο περιπτώσεις, και η ξηρή κατάσταση είναι καταστροφή ανά-ενδοτομή. Για να κοπεί η καταστροφή κυρίως, μετά από υγρή θερμότητα για τη μορφή καταστροφής που συνοδεύεται από σημαντική στρωματοποιημένη καταστροφή, το ποσοστό της στρωματοποιημένης καταστροφής επεκτείνεται. Μπορεί να φανεί από τη γωνία του μηχανισμού καταστροφής και των χαρακτηριστικών απορρόφησης ενέργειας. Ο Mei Zhiyuan πρότεινε δύο στάδια της εισβολής του βλήματος: το στάδιο κοπής και το στάδιο συνεχούς εισβολής. Η περιοχή Α στο υγρό θερμό δείγμα είναι η καταστροφή του σταδίου διείσδυσης διάτμησης, κυρίως επειδή κατά τη διαδικασία κρούσης, η πλάκα στρωματοποίησης συμπιέζεται και διατμείται σχηματίζοντας την παραμόρφωση καταστροφής, η περιοχή b είναι η καταστροφή του σταδίου συνεχούς εισβολής. Αυτό το στάδιο οφείλεται κυρίως στη μείωση της ταχύτητας διείσδυσης του σώματος της σφαίρας υπό την επίδραση της συνιστώσας τάσης εφελκυσμού του ινώδους στρώματος, και η ενέργεια μετατρέπεται κυρίως σε ενέργεια τάσης εφελκυσμού της ίνας και σε ενέργεια θραύσης του ενδιάμεσου στρώματος (l 51), έτσι ώστε το σπάσιμο της ίνας el και το προηγούμενο σπάσιμο της ίνας να μην βρίσκονται σε ευθεία γραμμή. Στο ξηρό δείγμα, αυτό το φαινόμενο δεν είναι προφανές και η ζημιά της πλάκας είναι πιο σοβαρή, η πλάκα στρώματος έχει κατάσταση ρωγμής. 3. 4 Ενέργεια απορρόφησης και ανάλυση περιοχής προβολής οπών ζημιάς Το Σχήμα 5 δείχνει τη σχέση μεταξύ της θερμοκρασίας ξηρού δωματίου και του κορεσμού υγρού θερμού της ταχύτητας εκτόξευσης και της απώλειας ενέργειας του σώματος, με ταχύτητα πρόσπτωσης περίπου 45 m/s, η θερμοκρασία ξηρού δωματίου της σφαίρας αναπηδά, επομένως δεν φαίνεται στο σχήμα. Όπως φαίνεται από το Σχήμα 7, όταν η δοκιμή δοκιμάζεται υπό κορεσμό υγρού θερμικού, η απώλεια ενέργειας της σφαίρας είναι σοβαρή και η ικανότητα αναρρόφησης του δείγματος μετά την υγρή θερμική επεξεργασία αυξάνεται.
Το Σχήμα 6 είναι ένα γραφικό διάγραμμα της περιοχής προβολής της ταχύτητας πρόσπτωσης του σώματος της σφαίρας και της οπής βλάβης του στρώματος CFRP (η γκρίζα γραμμή σηματοδοτεί μέρος του Σχήματος 4), όπως φαίνεται στο συνολικό σχήμα (4), (5), (6): (1) με την αύξηση της ταχύτητας πρόσκρουσης, η περιοχή προβολής της οπής βλάβης του στρώματος CFRP αυξάνεται. (2) Η περιοχή προβολής της οπής βλάβης στο δείγμα σε θερμοκρασία ξηρού δωματίου είναι μεγαλύτερη από αυτή του υγρού θερμού κορεσμού. (3) όταν η ταχύτητα πρόσκρουσης είναι περίπου 45 m/s, η περιοχή προβολής της οπής βλάβης της πολυστρωματικής πλάκας μετά από υγρή θερμική επεξεργασία είναι πολύ μεγαλύτερη από την περιοχή προβολής της οπής βλάβης της πολυστρωματικής πλάκας σε κατάσταση ξηρού δωματίου. Η περιοχή προβολής της οπής βλάβης του δείγματος με υγρό θερμικό κορεσμό αυξήθηκε κατά 85,1% και σε ταχύτητα κρούσης περίπου 68 m/s, η πολυστρωματική πλάκα σε κατάσταση υγρού και θερμικού κορεσμού αυξήθηκε κατά 18,10%, η τιμή απορρόφησης (Σχήμα 5) αυξήθηκε κατά 15,65%. Με ταχύτητα κρούσης περίπου 88 m/s, η ελασματοποιημένη πλάκα στην υγρή και θερμική κατάσταση κορεσμού μειώθηκε κατά 9,25%, ενώ η τιμή απορρόφησης αυξήθηκε κατά 12,45%.
Με βάση τα ερευνητικά αποτελέσματα του Yucheng Zhong και άλλων προϊόντων, η απορρόφηση υγρασίας των σύνθετων υλικών ενισχυμένων με ίνες άνθρακα βελτιώνει το όριο ελαστικότητας και την αντοχή στην κρούση της πλάκας laminate και συνδυάζει την προβαλλόμενη περιοχή της οπής βλάβης του δείγματος σε θερμοκρασία ξηρού δωματίου και του δείγματος κορεσμού με υγρό και θερμό σε αυτή την εργασία (Σχήμα 4 στην γκρίζα γραμμή). Το διάγραμμα σχέσης με την ταχύτητα πρόσπτωσης του σώματος της σφαίρας και την περιοχή προβολής της οπής βλάβης του στρώματος CFRP και η στρωματοποιημένη ζημιά της πλακέτας σύνδεσης του στρώματος CFRP μπορούν να συγκριθούν όταν η ταχύτητα πρόσκρουσης είναι η ίδια και χαμηλή. Η περιοχή της οπής βλάβης του δείγματος κορεσμού με υγρό και θερμό είναι σχετικά μεγάλη. Αυτό οφείλεται στην υγρή θερμική επεξεργασία που κάνει την πλαστικοποίηση του υποστρώματος του στρώματος CFRP, αποδυναμώνοντας τη διεπαφή ινών και υποστρώματος και την απόδοση του ενδιάμεσου στρώματος. Στην πρόσκρουση, η κατάσταση κορεσμού με υγρό και θερμό σε σχέση με την επέκταση της στρωματοποιημένης ζημιάς του δείγματος, αυξάνει το ποσοστό της ζημιάς. Με βάση τον Wu Yixuan και άλλα πειράματα, γνωρίζουμε ότι η ενέργεια κρούσης στην κατακόρυφη κατεύθυνση της επίστρωσης απορροφάται κυρίως από το υπόστρωμα ρητίνης, και στη συνέχεια η πλαστικοποίηση του υποστρώματος κάνει το υγρό και θερμό δείγμα κορεσμού να απορροφά περισσότερη ενέργεια κατά τη διάρκεια της διαδικασίας κρούσης, βελτιώνει την αντοχή στην κρούση και αυξάνει την περιοχή προβολής της οπής βλάβης. Η ζημιά από το φύλλο CFRP δεν έχει επεκταθεί πλήρως, η κρούση έχει τελειώσει, επομένως όταν η ταχύτητα κρούσης είναι υψηλότερη, η υγρή θερμική επεξεργασία στην περιοχή προβολής της ζημιάς από το φύλλο CFRP δεν είναι πλέον σοβαρή, αλλά λόγω της πλαστικοποίησης της ρητίνης υποστρώματος, η ικανότητα απορρόφησης εξακολουθεί να αυξάνεται.
4 Συμπεράσματα
(1) Με την αύξηση της ταχύτητας κρούσης, η προβαλλόμενη περιοχή της οπής βλάβης του ενισχυμένου με ίνες άνθρακα σύνθετου εποξειδικού ρητίνης (CFRP) laminate αυξάνεται και ο ρυθμός ανάπτυξης της οπής βλάβης 孑L στο δείγμα σε ξηρή θερμοκρασία δωματίου είναι υψηλότερος από αυτόν υπό κορεσμό υγρής θερμότητας. Μεγάλο: (2) Όταν η ταχύτητα κρούσης είναι 45 m/s, η περιοχή προβολής βλάβης του laminate CFRP στην κατάσταση κορεσμού υγρής θερμότητας αυξάνεται κατά 85,11%, όταν η ταχύτητα κρούσης είναι 68 m/s, η περιοχή προβολής βλάβης του laminate CFRP στην κατάσταση κορεσμού υγρής θερμότητας αυξάνεται κατά 18% σε σύγκριση με το laminate CFRP σε ξηρή θερμοκρασία δωματίου. 10%, η ταχύτητα κρούσης είναι 86m/s. Η περιοχή προβολής βλάβης του laminate cFRP με κορεσμό υγρής θερμότητας μειώνεται κατά 9,9% σε σύγκριση με το laminate cFRP σε ξηρή θερμοκρασία δωματίου. 25%. (3) Αφού το φύλλο cFRP επηρεαστεί από το ζεστό και υγρό περιβάλλον, η απόδοση του ενδιάμεσου στρώματος του φύλλου μειώνεται, με αποτέλεσμα την επέκταση της περιοχής αποκόλλησης.
Ώρα δημοσίευσης: 24 Ιουνίου 2019