1 Entwodiksyon
Konpoze epoksi ranfòse ak fib kabòn (CFRP) gen anpil avantaj tankou dansite ki ba, gwo fòs espesifik, gwo rèd espesifik, rezistans fatig, rezistans korozyon ak bon pwopriyete mekanik. Li lajman itilize nan ayewospasyal ak lòt estrikti ki difisil pou anviwònman an, chalè imid ak enpak. Enfliyans faktè anviwònman yo sou materyèl yo ap vin pi plis aparan. Nan dènye ane yo, chèchè domestik ak etranje yo te fè yon gwo kantite etid sou efè anviwònman cho ak imid sou konpoze CFRP [1] ak enpak enpak sou konpoze CFRP. Etid la te jwenn ke enfliyans anviwònman cho ak imid sou konpoze CFRP gen ladan plastifikasyon matris [2, fann [31 ak febli pwopriyete koòdone fib-matris [2'3'5], koube konpoze CFRP ak ogmantasyon tan tretman chalè mouye) Pwopriyete mekanik pèfòmans [2, pwopriyete plon ak tayisman entèlaminè [2, 1 ak pwopriyete tansyon estatik [3'6'7] te montre yon tandans desandan. Woldesenbet et al. [8,9] te etidye pwopriyete mekanik enpak konpoze yo nan gwo vitès defòmasyon apre tretman chalè mouye, epi yo te jwenn ke anviwònman cho ak imid la amelyore fòs enpak konpoze yo. Li revele ke absòpsyon imidite materyèl konpoze yo ka amelyore pwopriyete mekanik enpak materyèl yo anba sèten kondisyon, ki byen diferan de rezilta eksperimantal yo anba kondisyon kwazi-estatik. Travay rechèch prensipal aktyèl la se efè chalè imid (ki gen ladan imèsyon nan dlo) sou pwopriyete enpak ba vitès konpoze matris résine ranfòse ak fib. Pan Wenge et al [10] etidye pwopriyete konpresyon laminasyon konpoze fib vè/epoksidik trikote bidimensyonèl apre enpak ba vitès nan tanperati chanm ak anba kondisyon cho ak imid (65 °C imèsyon nan dlo). 4. Laminasyon an anba anviwònman cho ak imid la jwenn apre chòk ba vitès. Pèfòmans konpresyon an siyifikativman redwi. Karasek et al. [1] etidye efè imidite ak tanperati sou enpak konpoze grafit/epoksidik, epi yo jwenn yo nan anviwònman tanperati ba ak tanperati chanm. Imidite gen ti efè sou enèji inisyal la ak absòpsyon enèji domaj la. Yucheng zhong et al [12,13] te fè yon tès enpak ba vitès sou laminasyon konpoze apre tretman chalè mouye. Li konkli ke anviwònman cho ak imid la siyifikativman diminye domaj enpak laminasyon an. Amelyore rezistans enpak laminasyon yo. Krystyna et al. [14] te etidye enpak ba vitès konpoze aramid-fib vè/epoksi apre tretman chalè mouye (immèsyon nan dlo 70 °C), epi yo te jwenn yon zòn domaj enpak ki pi piti apre tretman chalè mouye. Sa lakòz domaj delaminasyon andedan echantiyon an, ki absòbe plis enèji pandan enpak la epi anpeche fòmasyon delaminasyon. Nou ka wè nan sa ki anwo yo ke enfliyans anviwònman chalè imid sou domaj enpak materyèl konpoze yo gen yon efè pwomosyon ak yon efè febli. Se poutèt sa, plis rechèch ak verifikasyon nesesè. An tèm de enpak, Mei Zhiyuan et al. [15] te pwopoze epi etabli yon modèl analiz dinamik penetrasyon de etap (penetrasyon tayisman ak penetrasyon kontinyèl) nan laminasyon konpoze ranfòse ak fib anba enpak gwo vitès. Guiping Zhao et al. [16] te fè twa kalite vitès diferan (mwens pase, egal ak pi gran pase vitès limit balistik la) sou pèfòmans enpak ak domaj echantiyon an apre twa kalite laminasyon, men yo pa t enplike enpak anviwònman chalè imid la sou domaj enpak la. Baze sou literati ki anwo a, rechèch ki gen rapò ak enpak anviwònman mouye ak cho sou laminasyon konpoze ranfòse ak fib yo poko eksplore pi lwen. Nan atik sa a, yo te etidye karakteristik domaj enpak laminasyon konpoze fib kabòn/epoksi satire ak chalè mouye anba kondisyon beny dlo 70 °C. Yo te analize efè anviwònman cho ak imid sou karakteristik fayit enpak konpoze yo an konparezon ak echantiyon tanperati chanm sèk. Nan eksperyans lan, laminasyon CFRP yo te enpakte sou laminasyon CFRP yo a 45 m/s, 68 m/s ak 86 m/s. Yo te mezire vitès anvan ak apre enpak la. Yo te analize enfliyans anviwònman cho ak imid la sou pèfòmans absòpsyon enèji laminasyon yo. Yo te itilize c-scan ultrasons pou detekte domaj entèn laminasyon an, epi yo te analize enfliyans vitès enpak la sou zòn kase a. Yo te itilize mikwoskòp elektwonik optik la ak sistèm mikwoskopik twa dimansyon pwofondè-pwofondè ultra pou obsève karakteristik mezoskopik domaj echantiyon an, epi yo te analize domaj echantiyon an pa anviwònman chalè imid la. Enpak karakteristik yo.
2 Materyèl ak metòd eksperimantal
2. 1 Materyèl ak preparasyon
Materyèl konpoze résine epoksi fib kabòn (T300/EMl 12), pre-imèsyon founi pa Jiangsu Hengshen Co., Ltd., epesè pre-imèsyon yon sèl kouch 0.137 mm ak yon fraksyon volim fib 66%. Panèl laminé a mete sou planche kouch la. , gwosè 115mm x 115mln. Pwosesis fòmasyon tank cho-pres la itilize. Dyagram pwosesis geri ki prepare pa pwosesis la montre nan Figi 1. Premyèman ogmante kay la soti nan tanperati chanm nan rive nan 80 oC nan yon vitès chofaj 1 a 3 oC/min, answit kenbe cho pandan 30 min, chofe a 130 oC nan yon vitès chofaj 113 oC/min, kenbe cho pandan 120 min, diminye a 600C nan yon vitès refwadisman konstan, epi retire presyon an epi lage l, epi lage l.
2. 2 Tretman chalè mouye
Apre preparasyon echantiyon an, echantiyon an te sibi yon tretman chalè mouye, dapre spesifikasyon HB 7401-96.171 "Metòd eksperimantal pou absòpsyon imidite nan anviwònman cho ak kouch konpoze ki baze sou résine". Premyèman, yo mete echantiyon an nan yon chanm siye tèmostatik a 70 degre Sèlsiyis pou l seche. Yo peze echantiyon an regilyèman avèk yon balans jiskaske pèt kalite echantiyon an estabilize a pa plis pase 0.02%, valè ki anrejistre nan moman sa a se Mas Sèk Enjenyè G. Apre siye a, yo mete echantiyon an nan dlo a 70 degre Sèlsiyis pou tretman chalè mouye. Dapre spesifikasyon HB 7401, metòd ki espesifye nan 96 la "mezire kalite echantiyon an chak jou, anrejistre kòm Gi, epi anrejistre chanjman absòpsyon imidite Mi". Ekspresyon absòpsyon imidite echantiyon CFRP laminat la se:
Fòmil la detaye: Mi se absòpsyon imidite echantiyon an, Gi se kalite apre echantiyon an fin absòbe imidite, g, go se kalite eta sèk jeni echantiyon an.
2. 3 Eksperyans enpak
Eksperyans enpak gwo vitès sou laminasyon CFRP a te fèt sou yon kanon lè gwo vitès ki gen yon dyamèt 15 mm. Aparèy tès enpak gwo vitès la (gade Figi 2) gen ladan yon kanon lè gwo vitès, yon aparèy mezi vitès lazè anvan ak apre enpak la, yon kò bal, yon aparèy enstalasyon echantiyon an (kwen anwo dwat Figi 2), ak yon aparèy rekiperasyon sekirite kò bal la. Kò bal la se yon bal silendrik ak tèt konik (Figi 2), epi volim bal la se 24.32 g ak yon dyamèt 14.32 mm; vitès enpak la se 45 m/s (enèji enpak 46 J), 68 m/s (enèji enpak 70 J), 86 m/s (enèji enpak 90 J) enpak.
2. 4 Deteksyon domaj nan echantiyon yo
Apre enpak la fin afekte plak la, kouch laminasyon konpoze epoksi koulè fib kabòn lan itilize pou detekte domaj enpak entèn plak laminasyon CFRP a. Lojisyèl analiz imaj UTwim nan mezire zòn pwojeksyon zòn domaj enpak la. Mikwoskòp elektwonik optik ak sistèm mikwoskopik 3D ultra pwofondè chan obsève karakteristik detaye destriksyon kwa-seksyonèl la.
3 Rezilta ak diskisyon
3. 1 Karakteristik absòpsyon imidite echantiyon yo
Yon total de 37.7 jou, mwayèn absòpsyon imidite satire a se 1.780%, ak yon to difizyon de 6.183x10.7lllnl2/s. Koub absòpsyon imidite echantiyon laminé CFRP a montre nan Figi 3. Jan yo ka wè nan Figi 3, to kwasans inisyal absòpsyon imidite echantiyon an se lineyè, apre etap lineyè a, to kwasans absòpsyon imidite a kòmanse diminye, rive nan yon nivo eta fiks apre apeprè 23 jou, epi rive nan saturation absòpsyon imidite apre yon peryòd tan. Se poutèt sa, absòpsyon imidite echantiyon an konfòm ak mòd absòpsyon imidite de etap la: premye etap absòpsyon imidite a se akòz aksyon konjwen tanperati ak imidite, imidite nan materyèl la li menm gen porositë, twou, fant ak lòt domaj ki gaye andedan materyèl la; Difizyon dlo a ralanti epi piti piti rive nan saturation nan etap sa a.
3. Karakteristik destriksyon aparan tablo laminat 2 kouch la
Lè echantiyon an pran yon vitès enpak 86 m/s, pwofil destriksyon aparan an parèt sou devan echantiyon an ak dèyè a. Lè w gade echantiyon an nan tanperati chanm sèk la, echantiyon an nan satire mouye cho a gen plis menm fòm destriksyon devan echantiyon an. De echantiyon yo ki nan enpak la, akòz fant fondasyon yo, destriksyon li sou premye kouch fib la gen yon sèten glisman. Sa lakòz devan an bay yon fòm eliptik oswa rektangilè, epi anplis fant ki nan substra a ka wè, fib yo kase tou. Lè w gade echantiyon an nan tanperati chanm sèk la, echantiyon satire mouye cho a, ou ka wè destriksyon dèyè a gen yon sèten gonfleman sou direksyon enpak la, epi li prezante yon fant kwaze. Li evidan ke frakti fib la, fant baz la ak frakti kouch entèmedyè a (kouch) se twa fòm destriksyon. Dènye pati fib la leve men li pa kase, se sèlman kouch ak fant fib/baz la. Frakti fib la diferan tou, jan nou ka wè nan konparezon domaj devan ak dèyè yo. Devan an lakòz frakti fib la ak substra a akòz konpresyon ak tayisman. Dèyè a akòz elongasyon ki lakòz fib la kase epi kouch substra a fòme yon kouch. Figi 4 la se yon vitès chòk 45 m/s, 68 m/s, 86 m/s lè echantiyon an ap eskane domaj entèn C. Zòn ki endike pa liy gri awondi apeprè l nan sant figi a se zòn pwojeksyon twou domaje a. Liy nwa ki anwo ak anba chak ti tablo a endike zòn pou zòn dekole echantiyon an. Zòn ki make nan liy blan an nan figi (b) (d) (f) la se domaj entèn echantiyon an sou limit la. Grafik la montre ke enèji enpak la ogmante lè vitès enpak la ogmante. Plak laminé a kapab absòbe plis enèji pandan enpak la (gade Figi 6 pou valè espesifik yo), sa ki lakòz yon ogmantasyon nan zòn pwojeksyon domaj laminé a: lè w konpare echantiyon tanperati chanm sèk la ak foto echantiyon saturation mouye-cho a, ou ka wè ke gen domaj entèn (liy blan) nan echantiyon an ki pwodui sou limit la nan eta saturation mouye-cho echantiyon an, sitou akòz pwosesis absòpsyon an. Plastifikasyon substrati a nan plak laminasyon an ak febli koòdone fib-baz la lakòz limit la gen yon sèten efè sou plak laminasyon an pandan pwosesis enpak la. Dapre figi a, zòn kale dèyè a (liy nwa) echantiyon an nan yon eta sèk pa twò diferan de eta saturation mouye cho a.
3. Karakteristik destriktif detaye nan panèl 3 kouch la
Kat karakteristik domaj kwa-seksyonèl plak jwenti kouch CFRP a, pran pa mikwosistèm 3D ultra-pwofondè a ak miwa elektwonik eskanè a, ak yon vitès enpak 45 m/s, sèk, mouye ak cho, montre ke domaj echantiyon an nan tou de eta yo gen ladan twa fòm destriksyon: fann fib, fann baz ak fann entèkouch. Men, baz de echantiyon yo fann diferan. Fann substra a nan yon eta sèk fann nan koneksyon ant fib la ak substra a. Sepandan, fann substra a apre tretman chalè mouye a akonpaye pa fragman substra a ki tonbe. Wold-esenbet ak lòt materyèl nan anviwònman mouye ak cho nan pèfòmans enpak degradasyon estrikti estrikti a ak koòdone substra fib la detèmine ansanm. Nan anviwònman mouye ak cho, plak kouch CFRP nan baz résine a fè eksperyans absòpsyon yon sèten kantite dlo, dlo k ap koule ap lakòz substra résine a fonn. Fib kabòn pa absòbe, alò dwe gen ekspansyon mouye ant de yo, diferans sa a febli koòdone ant substra a ak fib la, diminye fòs substra a. Lè yo sibi chaj enpak la, fragman substrat yo fasil pou tonbe, sa ki lakòz yon diferans ant domaj ki genyen ak koòdone echantiyon an nan tanperati chanm sèk la. Apati estrikti detaye miwa elektrik eskane a, nou ka wè ke fann kò baz pòs mouye ak cho a se sitou fann ki lach nan kase près la, alòske fann anvan chalè mouye a se sitou frajil, epi fann tayisman orizontal ant kouch yo pi evidan. Apati mikwoskòp optik la nan figi a, nou ka wè ke fòm destriksyon yo diferan nan de ka yo, epi eta sèk la se destriksyon pa koupe. Pou koupe destriksyon an sitou, apre chalè mouye pou fòm destriksyon ki akonpaye pa destriksyon kouch enpòtan, pwopòsyon destriksyon kouch la elaji. Nou ka wè sa apati mekanis ang destriksyon an ak karakteristik absòpsyon enèji. Mei Zhiyuan te prezante de etap envazyon pwojektil la: etap koupe a ak etap envazyon kontinyèl la. Zòn A nan echantiyon mouye cho a se etap destriksyon entrizyon tayisman an, sitou paske nan pwosesis enpak la, plak kouch la konprese epi taye fòmasyon defòmasyon destriksyon an, zòn b se etap destriksyon envazyon kontinyèl la. Etap sa a sitou akòz rediksyon vitès entrizyon kò bal la anba aksyon konpozan estrès detire kouch fib la, epi enèji a sitou konvèti an enèji deformation detire fib la ak enèji frakti entèkouch la (l 51), kidonk fib ki kase el la ak fib ki kase anvan an pa nan yon liy dwat. Nan echantiyon sèk la, fenomèn sa a pa evidan, epi domaj plak la pi grav, plak kouch la gen yon eta fann. 3. 4 Enèji absòpsyon ak analiz zòn pwojeksyon twou domaj Figi 5 montre relasyon ki genyen ant tanperati chanm sèk ak saturation cho mouye vitès lansman an ak pèt enèji kò a, nan vitès ensidan an apeprè 45 m/s, tanperati chanm sèk bal la rebondi tout, kidonk li pa montre nan figi a. Jan yo ka wè nan Figi 7, lè tès la teste anba saturation tèmik mouye, pèt enèji bal la grav, epi kapasite aspirasyon echantiyon an apre tretman chalè mouye a ogmante.
Figi 6 la se yon dyagram graf ki montre zòn pwojeksyon vitès ensidan kò bal la ak twou domaj kouch CFRP a (liy gri a make yon pati nan Figi 4), figi konplè (4), (5), (6) yo ka wè: (1) avèk ogmantasyon vitès enpak la, zòn pwojeksyon twou domaj kouch CFRP a ogmante; (2) Zòn pwojeksyon twou domaj la nan echantiyon an nan tanperati chanm sèk la pi gwo pase satirasyon cho mouye; (3) lè vitès enpak la anviwon 45 m/s, zòn pwojeksyon twou domaj plak laminé a apre tretman chalè mouye a pi gwo pase zòn pwojeksyon twou domaj plak laminé a nan eta tanperati chanm sèk la. Zòn pwojeksyon twou domaj echantiyon satirasyon tèmik mouye a ogmante pa 85.1% epi nan yon vitès chòk anviwon 68 m/s, plak laminé a nan yon eta satirasyon mouye ak tèmik ogmante pa 18.10%, valè absòpsyon an (Figi 5) ogmante pa 15.65%; Nan yon vitès enpak anviwon 88 m/s, plak laminé a nan eta saturation mouye ak tèmik la te redwi pa 9.25%, valè absòpsyon an toujou ogmante pa 12.45%.
Baze sou rezilta rechèch Yucheng Zhong ak lòt pwodwi yo, absòpsyon imidite materyèl konpoze ranfòse ak fib kabòn amelyore limit elastik ak rezistans enpak plak laminasyon an, epi li konbine zòn projetée twou domaje echantiyon tanperati chanm sèk la ak echantiyon saturation mouye cho a nan papye sa a (Figi 4 nan liy gri a). Dyagram relasyon an ak vitès ensidan bal-kò a ak zòn pwojeksyon twou domaje kouch CFRP a, ak domaj kouch nan tablo koneksyon kouch CFRP a ka konpare lè vitès enpak la se menm bagay la epi li ba. Zòn twou domaje echantiyon saturation mouye cho a relativman gwo. Sa a se akòz tretman chalè mouye a ki fè plastifikasyon substrati kouch CFRP a febli koòdone fib ak substrati ak pèfòmans entèkouch la, nan enpak la, eta saturation chalè mouye ekspansyon domaj kouch echantiyon an, pwopòsyon domaj la ogmante. Baze sou eksperyans Wu Yixuan ak lòt eksperyans, nou konnen ke enèji enpak nan direksyon pavaj vètikal la absòbe sitou pa substra résine a. Lè sa a, plastifikasyon substra a fè echantiyon saturation mouye ak cho a absòbe plis enèji pandan pwosesis enpak la, sa amelyore rezistans enpak la, epi li ogmante zòn pwojeksyon twou domaje a. Domaj laminasyon CFRP a pa fin pwolonje nèt, enpak la fini, kidonk lè vitès enpak la pi wo, tretman chalè mouye a sou zòn pwojeksyon domaj laminasyon CFRP a pa grav ankò, men akòz plastifikasyon résine substra a, kapasite absòpsyon an toujou ogmante.
4 Konklizyon
(1) Avèk ogmantasyon vitès enpak la, zòn pwojeksyon twou domaj la nan laminasyon konpoze résine epoksidik ranfòse ak fib kabòn (CFRP) ogmante, epi to kwasans twou domaj 孑L nan echantiyon an nan tanperati chanm sèk la pi wo pase sa ki anba saturation chalè mouye. Gwo: (2) Lè vitès enpak la se 45 m/s, zòn pwojeksyon domaj laminasyon CFRP nan eta saturation chalè mouye a ogmante pa 85.11%, lè vitès enpak la se 68 m/s, zòn pwojeksyon domaj laminasyon CFRP nan eta saturation chalè mouye a ogmante pa 18% konpare ak laminasyon CFRP nan eta tanperati chanm sèk la. 10%, vitès enpak la se 86m/s. Zòn pwojeksyon domaj laminasyon cFRP mouye-satire a redwi pa 9.9% konpare ak laminasyon cFRP nan tanperati chanm sèk la. 25%; (3) Apre laminasyon cFRP a afekte pa anviwònman cho ak imid la, pèfòmans entèkouch laminasyon an redwi, sa ki lakòz ekspansyon zòn delaminasyon an.
Dat piblikasyon: 24 jen 2019