1 Pambuka
Komposit epoksi sing dikuatake serat karbon (CFRP) duwe akeh kaluwihan kayata kapadhetan rendah, kekuatan spesifik sing dhuwur, kaku spesifik sing dhuwur, tahan lemes, tahan karat lan sifat mekanik sing apik. Iki digunakake kanthi wiyar ing aeroangkasa lan struktur lingkungan liyane sing atos, panas lembab lan impact. Pengaruh faktor lingkungan ing materi tambah akeh katon. Ing taun anyar, sarjana domestik lan manca wis digawa metu nomer akeh pasinaon ing efek saka lingkungan panas lan lembab ing CFRP composites [1] lan impact saka impact ing CFRP composites. Panliten kasebut nemokake yen pengaruh lingkungan panas lan lembab ing komposit CFRP kalebu plastisisasi matriks [2, retak [31 lan sifat antarmuka serat-matriks sing lemah [2'3'5], lentur komposit CFRP kanthi nambah wektu perawatan panas udan) Sifat mekanik kinerja [2, sifat geser timbal lan interlaminar [2, 1 lan a'6'7]. Woldesenbet et al. [8,9] nyinaoni efek mekanik komposit ing tingkat regangan sing dhuwur sawise perawatan panas udan, lan entuk lingkungan sing panas lan lembab nambah kekuatan impact komposit. Dicethakaké ana panyerepan Kelembapan saka bahan komposit bisa nambah impact mechanical saka bahan ing kahanan tartamtu, kang cukup beda saka asil eksperimen ing kahanan quasi-statis. Karya riset utama saiki yaiku efek panas lembab (kalebu kecemplung banyu) ing sifat-sifat dampak kecepatan rendah saka komposit matriks resin sing diperkuat serat. Pan Wenge et al [10] nyinaoni sifat kompresi saka laminate komposit fiberglass / epoksi tenunan rong dimensi sawise impact kacepetan kurang ing suhu kamar lan ing kondisi panas lan lembab (65 °C banyu kecemplung). 4. Ing laminate ing lingkungan panas lan lembab dijupuk sawise kejut kacepetan kurang. Kinerja komprèsi wis suda sacara signifikan. Karasek et al. [1] nyinaoni efek asor lan temperatur ing pengaruh komposit grafit/epoksi, lan dipikolehi ing lingkungan suhu lan suhu kamar. Kelembapan ora ana pengaruhe ing energi wiwitan lan panyerepan energi saka karusakan. Yucheng zhong et al [12,13] nindakake test impact kacepetan kurang ing laminates komposit sawise perawatan panas udan. Punika rampung sing lingkungan panas lan lembab Ngartekno nyuda karusakan impact saka laminate ing. Ngapikake resistance impact saka laminates. Krystyna et al. [14] nyinaoni impact kacepetan kurang saka serat kaca aramid / komposit epoksi sawise perawatan panas udan (70 °C banyu kecemplung), lan entuk area karusakan impact luwih cilik sawise perawatan panas udan. Iki nyebabake karusakan delaminasi ing sampel, sing nyerep energi luwih akeh sajrone impact lan nyegah pembentukan delaminasi. Bisa dideleng saka ndhuwur sing pengaruh lingkungan panas lembab ing karusakan impact saka bahan komposit duwe efek mromosiaken lan efek weakening. Mula, riset lan verifikasi luwih lanjut dibutuhake. Ing babagan impact, Mei Zhiyuan et al [15] ngusulake lan nggawe model analisis dinamika penetrasi rong tahap (penetrasi geser lan penetrasi terus-terusan) saka laminate komposit sing dikuatake serat kanthi impact kacepetan dhuwur. Guiping Zhao et al. [16] nganakake telung jinis kecepatan sing beda-beda (kurang saka, padha karo lan luwih saka kacepetan watesan balistik) ing kinerja impact lan karusakan saka spesimen sawise telung jinis laminates, nanging ora melu impact saka lingkungan panas lembab ing impact karusakan. . Adhedhasar literatur ing ndhuwur, riset sing gegandhengan babagan pengaruh lingkungan teles lan panas ing laminate komposit sing dikuatake serat durung ditliti. Ing makalah iki, karakteristik karusakan impact saka serat karbon jenuh panas udan / laminasi komposit epoksi ing kondisi adus banyu 70 °C diteliti. Efek saka lingkungan panas lan lembab ing karakteristik gagal impact saka komposit padha dianalisis dening comparison karo conto suhu kamar garing. Ing eksperimen, laminasi CFRP kena pengaruh ing laminasi CFRP kanthi kecepatan 45 m/s, 68 m/s lan 86 m/s. Kacepetan sadurunge lan sawise impact diukur. Pengaruh lingkungan panas lan lembab ing kinerja panyerepan energi saka laminates dianalisis. Ultrasonik c-scan digunakake kanggo ndeteksi karusakan internal saka laminate, lan pengaruh saka kacepetan impact ing wilayah fractured dianalisis. Mikroskop elektron scanning lan sistem mikroskopik telung dimensi ultra-ambane digunakake kanggo mirsani karakteristik mesoscopic saka karusakan sampel, lan karusakan saka sampel iki analisa dening lingkungan panas lembab. Dampak saka fitur.
2 Materi lan metode eksperimen
2. 1 Materi lan persiapan
Resin epoksi serat karbon (T300 / EMl 12) bahan komposit, pre-immersion diwenehake dening Jiangsu Hengshen Co., Ltd., ketebalan pra-immersion siji-lapisan 0. 137 mm kanthi fraksi volume serat 66%. Panel laminate dilebokake ing lantai lapisan. , ukuran 115mm x 115mln. Proses mbentuk tank hot-press digunakake. Diagram proses curing sing disiapake dening proses kasebut ditampilake ing Gambar 1. Pisanan mundhakake omah saka suhu kamar nganti 80 oC kanthi tingkat pemanasan 1 nganti 3 oC / menit, banjur tetep anget nganti 30 menit, panas nganti 130 oC kanthi tingkat pemanasan l13 oC / menit, tetep anget ing 120 menit, suda dadi 600C ing tingkat cooling pancet, lan banjur mbusak meksa lan release, lan release.
2. 2 Perawatan panas udan
Sawisé nyiapake spesimen, sampel diobati nganggo panas-panas miturut spesifikasi HB 7401-96.171 "Metode eksperimen serapan kelembapan lingkungan panas sing adhedhasar resin". Kaping pisanan, spesimen diselehake ing kamar pangatusan termostatik kanthi suhu 70 derajat C kanggo garing. Timbangan kanthi rutin nggunakake neraca nganti mundhut kualitas spesimen stabil ora luwih saka 0. 02%, nilai sing dicathet ing wektu iki yaiku Engineering Massa Kering G. Sawise garing, spesimen dilebokake ing banyu 70 derajat C kanggo perawatan panas udan. Miturut spesifikasi HB 7401. Cara sing ditemtokake ing 96" ngukur kualitas spesimen saben dina, dicathet minangka Gi, lan nyathet owah-owahan panyerepan kelembapan Mi. Ekspresi panyerepan kelembapan spesimen laminasi CFRP yaiku:
Rumus kasebut rinci: Mi yaiku panyerepan kelembapan spesimen, Gi minangka kualitas sawise sampel nyerep kelembapan, g, go minangka kualitas kahanan garing saka teknik spesimen.
2. 3 Eksperimen Dampak
Eksperimen impact kacepetan dhuwur ing laminasi CFRP ditindakake ing meriam udara kecepatan dhuwur kanthi diameter 15 mm. Piranti test impact kacepetan dhuwur (pirsani Gambar 2) kalebu bedhil udara kacepetan dhuwur, piranti pangukuran kacepetan laser sadurunge lan sawise impact, awak peluru, peralatan instalasi spesimen (pojok tengen ndhuwur Gambar 2), lan piranti Recovery safety awak peluru. Awak peluru minangka peluru silinder sing duwe sirah kerucut (Gambar 2), lan volume peluru yaiku 24. 32 g kanthi diameter 14. 32 mm; kacepetan impact 45 m / s (energi impact 46 J), 68 m / s (energi impact 70 J), 86 m / s (energi impact 90 J) impact.
2. 4 Deteksi karusakan saka spesimen
Sawise kena pengaruh saka impact, serat karbon werna epoxy komposit laminate lapisan edgout plate digunakake kanggo ndeteksi karusakan impact internal saka CFRP laminate plate, lan area proyeksi saka area karusakan impact diukur dening piranti lunak analisis gambar UTwim, lan fitur rinci karusakan salib-bagean diamati dening mindhai mikroskop elektron ultra-3D saka lapangan sistem.
3 Hasil lan diskusi
3. 1 Spesimen karakteristik panyerepan Kelembapan
Gunggunge 37. 7 d, rata-rata panyerepan kelembapan jenuh yaiku 1. 780%, kanthi tingkat difusi 6. 183x10. 7lll2/s. Kurva panyerepan Kelembapan saka spesimen laminasi CFRP kapacak ing Figure 3. Minangka bisa dideleng saka Figure 3, tingkat wutah awal saka panyerepan Kelembapan saka spesimen punika linear, sawise tataran linear, tingkat wutah saka panyerepan Kelembapan wiwit nolak, sik njongko ing tingkat kahanan kangelan 23 d, lan bab panyerepan saka periode ajeg. wektu. Mulane, panyerepan Kelembapan saka spesimen salaras karo mode panyerepan Kelembapan loro-tataran: tataran pisanan saka panyerepan Kelembapan amarga saka tumindak peserta saka suhu lan Kelembapan, Kelembapan liwat materi dhewe ngandhut pori, bolongan, retak lan cacat liyane nyebar menyang nang materi; Penyebaran banyu alon lan mboko sithik nganti jenuh ing tahap iki.
3. Ciri karusakan katon saka Papan laminate 2-lapisan
Kacepetan Impact saka 86 m / s nalika spesimen ngarep, mburi peta profil karusakan nyoto, dening sampel suhu kamar garing, udan panas kahanan kangelan spesimen wangun karusakan ngarep luwih kaya, loro spesimen ing impact, amarga retak pondasi, karusakan ing sadawane lapisan pisanan saka serat duwe slip tartamtu. Iki nimbulaké ngarep kanggo nerjemahake wangun elips utawa persegi dowo, lan saliyane bisa ndeleng retak ing landasan, serat bisa katon kanggo break. Miturut sampel suhu kamar garing, sampel jenuh panas udan ing mburi karusakan saka wangun bisa katon sing mburi bebarengan arah impact wis bulge tartamtu, lan presents retak salib-shaped. Cetha yen pecah serat, retak dasar lan retak interlayer (layering) telung wujud karusakan, bagean pungkasan serat diangkat nanging ora rusak, mung lapisan lan retak serat / basa. Fraktur serat uga beda-beda, kaya sing bisa dideleng saka perbandingan kerusakan frontal lan mburi. Ing ngarep nyebabake fraktur serat lan substrat amarga kompresi lan geser. Punggung amarga peregangan nyebabake serat pecah lan lapisan substrate. Figure 4 punika kacepetan kejut 45 m/s, 68 m/s, 86 m/s nalika spesimen internal karusakan C scan. Tlatah sing dituduhake dening kira-kira babak l garis abu-abu ing tengah tokoh punika area digambaraken saka damagehole. Garis ireng ing ndhuwur lan ngisor saben grafik cilik nuduhake area kanggo area peeling mburi spesimen. Wilayah sing ditandhani ing garis putih ing gambar (b) (d) (f) yaiku karusakan internal kanggo spesimen ing sadawane wates. Grafik nuduhake yen energi impact mundhak nalika kacepetan impact mundhak. Plat laminated bisa nyerep energi luwih akeh sajrone impact (pirsani Figure 6 kanggo nilai tartamtu), nyebabake area tambah proyeksi karusakan laminate: kanthi mbandhingake sampel suhu kamar garing karo gambar spesimen jenuh panas udan, bisa dideleng yen ana karusakan internal (garis putih) saka spesimen sing diasilake ing sadawane wates ing proses jenuh-panas, utamane saka proses jenuh panas. Ing plasticization saka landasan ing piring laminate lan weakening saka antarmuka serat-basa nimbulaké wates duwe efek tartamtu ing piring laminate sak proses impact. Miturut gambar kasebut, area peeling mburi (garis ireng) saka spesimen ing negara garing ora beda banget karo kahanan jenuh panas udan.
3. Fitur ngrusak rinci saka panel 3-lapisan
Peta fitur karusakan salib-bagean saka piring peserta lapisan CFRP, dijupuk dening microsystem 3D Ultra-ambane lan pangilon elektron mindhai, karo kacepetan impact saka 45 m / s, garing lan udan lan panas, nuduhake yen karusakan saka spesimen ing loro negara kalebu telung wangun karusakan: fraktur serat, retak basa lan fraktur interlayer. Nanging dhasar saka rong spesimen retak beda. Retak saka substrat ing negara garing retak ing sambungan antarane serat lan substrat. Nanging, retak saka substrat sawise perawatan panas udan diiringi pecahan saka substrat tiba metu. Wold-esenbet lan bahan liyane ing lingkungan udan lan panas kinerja impact saka struktur struktur lan serat landasan antarmuka degradasi bebarengan ditemtokake, ing lingkungan panas udan, CFRP lapisan piring ing panyerepan pengalaman basa resin saka jumlah tartamtu saka banyu, seeping banyu bakal nimbulaké landasan resin kanggo dissolve. Serat karbon ora absorbent, banjur kudu ana expansion udan antarane loro, prabédan iki weakens antarmuka antarane landasan lan serat, nyuda kekuatan saka landasan. Nalika tundhuk beban impact, pecahan landasan gampang dropped metu, asil ing prabédan saka antarmuka karusakan sampel suhu kamar garing. Saka struktur rinci saka pangilon elektrik mentas, iku bisa katon yen retak awak kirim-basa udan lan panas utamané retak ngeculke saka break penet, nalika retak sadurunge panas udan utamané brittle, lan retak nyukur horisontal antarane lapisan luwih ketok. Saka mikroskop optik ing tokoh kasebut, bisa dideleng manawa bentuk karusakan beda ing rong kasus kasebut, lan kahanan garing yaiku karusakan per-inter-cutting. Kanggo ngethok karusakan utamane, sawise panas udan kanggo bentuk karusakan sing diiringi karusakan lapisan sing signifikan, proporsi karusakan berlapis ditambah. Bisa dideleng saka sudut mekanisme karusakan lan karakteristik penyerapan energi. Mei Zhiyuan ngetokake rong tahapan invasi proyektil: tahap pemotongan lan tahap invasi terus-terusan. Wilayah A ing sampel panas udan yaiku karusakan tahap intrusi geser, utamane amarga ing proses impact, piring layering dikompres lan dicukur pembentukan deformasi karusakan, area b minangka karusakan tahap invasi sing terus-terusan. Tahap iki utamané amarga ngurangi kacepetan intrusi awak peluru ing tumindak komponen kaku babagan lapisan fibrous, lan energi utamané diowahi dadi energi regangan serat babagan lan energi patah interlayer (l 51), supaya serat break el lan break serat sadurungé ora ing garis lurus. Ing sampel garing, kedadean iki ora ketok, lan karusakan saka piring luwih serius, piring lapisan wis negara retak. 3. 4 Energi panyerepan lan analisis area proyeksi damagehole Figure 5 nuduhake hubungan antarane suhu kamar garing lan jenuh panas udan saka kacepetan Bukak lan mundhut energi awak, ing kacepetan kedadean bab 45 m / s, suhu kamar garing peluru kabeh mbalek, supaya ora ditampilake ing tokoh. Minangka bisa dideleng saka Figure 7, nalika test dites ing kahanan kang gawe jenuh termal udan, mundhut energi peluru serius, lan kapasitas nyedhot saka sampel sawise perawatan panas udan mundhak.
Gambar 6 minangka diagram grafik saka area proyeksi kacepetan kedadean awak peluru lan bolongan karusakan lapisan CFRP (garis abu-abu nandhani bagean saka Figure 4), tokoh komprehensif (4), (5), (6) bisa dideleng: (1) kanthi nambah kacepetan impact, lapisan CFRP lapisan karusakan bolongan area proyeksi mundhak; (2) Area proyeksi suhu kamar garing sing luwih gedhe tinimbang area proyeksi garing saka sampel panas. kejenuhan; (3) nalika kacepetan impact kira 45 m / s, area proyeksi saka damagehole saka piring laminated sawise perawatan panas udan luwih gedhe tinimbang area proyeksi bolongan karusakan piring laminated ing negara suhu kamar garing. Wet termal saturasi sampel karusakan l-bolongan area proyeksi tambah dening 85. 1% lan ing kacepetan kejut kira-kira 68 m / s, piring laminated ing kahanan jenuh udan lan termal tambah dening 18. 10%, Nilai panyerepan (Gambar 5) tambah dening 15. 65%; Ing kacepetan impact kira-kira 88 m / s, piring laminated ing negara saturasi udan lan termal dikurangi 9. 25%, nilai panyerepan isih tambah 12. 45%.
Adhedhasar asil riset Yucheng Zhong lan produk liyane, panyerepan Kelembapan saka bahan komposit serat karbon-dikiataken mbenakake watesan lentur lan impact resistance saka piring laminate, lan nggabungke area digambaraken saka bolongan damagehole saka spesimen suhu kamar garing lan spesimen jenuh panas udan ing kertas iki (Figure 4 ing wilayah kacepetan projection saka werna abu-abu) bolongan karusakan lapisan CFRP, lan karusakan dilapisi saka CFRP lapisan gabung Papan bisa dibandhingake nalika kacepetan impact padha lan kurang. Area damagehole spesimen jenuh panas udan relatif gedhe. Iki amarga perawatan panas udan ndadekake CFRP lapisan landasan plasticization, serat weakening lan antarmuka landasan lan kinerja interlayer, ing impact, negara jenuh panas udan saka ekspansi karusakan dilapisi spesimen, proporsi karusakan tambah. Adhedhasar Wu Yixuan lan nyobi liyane ngerti sing energi impact ing arah paving vertikal utamané digunakke dening landasan resin, banjur plasticization saka landasan ndadekake specimen jenuh udan lan panas nresep liyane energi sak proses impact, mbenakake resistance impact, lan nambah area proyeksi saka bolongan karusakan; Kerusakan laminate CFRP durung lengkap, impact wis rampung, supaya nalika kacepetan impact luwih dhuwur, perawatan panas udan ing area proyeksi karusakan CFRP laminate ora serius, nanging amarga plastikisasi resin substrat, kapasitas panyerepan isih tambah.
4 Kesimpulan
(1) Kanthi Tambah saka kacepetan impact, area digambaraken saka bolongan karusakan saka serat karbon dikiataken epoxy resin komposit (CFRP) laminate mundhak, lan tingkat wutah saka karusakan 孑L bolongan ing sampel ing suhu kamar garing luwih dhuwur tinimbang ing kahanan kang gawe jenuh panas udan. Gedhe: (2) Nalika kecepatan impact 45 m / s, area proyeksi karusakan saka CFRP laminate ing negara jenuh panas udan tambah dening 85. 11%, nalika kacepetan impact 68 m / s, area proyeksi karusakan saka CFRP laminate ing negara kahanan jenuh panas udan tambah dening 18% suhu kamar CFRP dibandhingake karo suhu kamar garing CFRP. 10%, kacepetan impact 86m / s. Area proyeksi karusakan laminasi cFRP sing dibasahi dikurangi 9,9% dibandhingake karo laminasi cFRP suhu kamar garing. 25%; (3) Sawise laminate cFRP kena pengaruh lingkungan panas lan lembab, kinerja interlayer saka laminate suda, asil ing expansion saka wilayah delamination.
Wektu kirim: Jun-24-2019