1 Bubuka
Serat karbon reinforced epoxy composite (CFRP) gaduh seueur kaunggulan sapertos kapadetan rendah, kakuatan spésifik tinggi, kaku spésifik tinggi, résistansi kacapean, résistansi korosi sareng sipat mékanis anu saé. Hal ieu loba dipaké dina aerospace jeung struktur kasar lingkungan lianna, panas beueus sarta dampak. Pangaruh faktor lingkungan dina bahan beuki katingali. Dina taun anyar, sarjana domestik jeung luar nagri geus dilumangsungkeun angka nu gede ngarupakeun studi ngeunaan épék lingkungan panas sarta beueus on CFRP composites [1] sarta dampak dampak dina CFRP composites. Panaliti mendakan yén pangaruh lingkungan panas sareng beueus dina komposit CFRP kalebet plastisisasi matriks [2, retakan [31 sareng ngaruksak sipat antarmuka serat-matriks [2'3'5], komposit komposit CFRP ngagulung sareng ningkatkeun waktos perlakuan panas baseuh) Sipat mékanis kinerja [2, kalungguhan sareng sipat geser interlaminar [2, 1 sareng sipat geser statik] [2, 1 sareng a'6'7]. Woldesenbet et al. [8,9] ngulik dampak mékanis sipat komposit dina laju galur luhur sanggeus perlakuan panas baseuh, sarta diala yén lingkungan panas tur beueus ningkat kakuatan dampak tina komposit. Diungkabkeun yén nyerep Uap bahan komposit tiasa ningkatkeun pangaruh mékanis bahan dina kaayaan anu tangtu, anu rada béda ti hasil ékspérimén dina kaayaan kuasi statik. Karya panalungtikan utama ayeuna nyaéta pangaruh panas beueus (kaasup immersion cai) kana sipat dampak laju low tina komposit matriks résin bertulang serat. Pan Wenge dkk [10] nalungtik sipat komprési dua diménsi anyaman fiberglass / epoxy laminates komposit sanggeus-speed low dampak dina suhu kamar sarta dina kaayaan panas tur beueus (65 °C cai immersion). 4. The laminate handapeun lingkungan panas tur beueus dicandak sanggeus shock speed low. Kinerja komprési diréduksi sacara signifikan. Karasek et al. [1] ngulik pangaruh kalembaban sareng suhu kana dampak komposit grafit/époksi, sareng dicandak dina lingkungan suhu sareng suhu kamar. Kalembaban ngagaduhan sakedik pangaruh kana énergi awal sareng nyerep énergi tina karusakan. Yucheng zhong dkk [12,13] ngalaksanakeun test dampak-speed low on laminates komposit sanggeus perlakuan panas baseuh. Disimpulkeun yén lingkungan panas sareng beueus sacara signifikan ngirangan karusakan dampak laminate. Ningkatkeun résistansi dampak laminates. Krystyna et al. [14] nalungtik dampak-speed low serat aramid-kaca / komposit epoxy sanggeus perlakuan panas baseuh (70 °C cai immersion), sarta diala wewengkon ruksakna dampak leutik sanggeus perlakuan panas baseuh. Ieu nyababkeun karusakan delaminasi di jero sampel, anu nyerep langkung seueur énergi salami dampak sareng ngahambat formasi delaminasi. Ieu bisa ditempo ti luhur yén pangaruh lingkungan panas beueus kana karuksakan dampak bahan komposit boga pangaruh promosi jeung pangaruh weakening. Ku kituna, panalungtikan sarta verifikasi salajengna diperlukeun. Dina watesan dampak, Mei Zhiyuan dkk [15] diusulkeun sarta ngadegkeun dua-tahap (penetrasi geser jeung penetrasi kontinyu) model analisis dinamika penetrasi laminates komposit bertulang-serat dina dampak-speed tinggi. Guiping Zhao et al. [16] dipigawé tilu rupa speeds béda (kirang ti, sarua jeung leuwih gede ti speed wates ngamuk) dina kinerja dampak jeung karuksakan specimen sanggeus tilu rupa laminates, tapi teu ngalibetkeun dampak lingkungan panas beueus dina karuksakan dampak. . Dumasar kana pustaka di luhur, panalungtikan anu aya hubunganana ngeunaan dampak lingkungan baseuh sareng panas kana laminates komposit anu diperkuat serat teu acan ditalungtik deui. Dina makalah ieu, karakteristik karuksakan dampak panas baseuh jenuh serat karbon / epoxy laminates komposit dina kaayaan cai 70 °C anu diajarkeun. Balukar lingkungan panas sareng beueus dina karakteristik gagalna dampak komposit dianalisis ku ngabandingkeun sareng conto suhu kamar garing. Dina percobaan, nu CFRP laminates anu impacted dina CFRP laminates di 45 m / s, 68 m / s jeung 86 m / s. Laju saméméh jeung sanggeus dampak diukur. Pangaruh lingkungan panas sareng beueus dina kinerja nyerep énergi tina laminates dianalisis. Ultrasonic c-scan ieu dipaké pikeun ngadeteksi karuksakan internal tina laminate nu, sarta pangaruh laju dampak dina aréa bengkahna dianalisis. Mikroskop éléktron scanning jeung sistem mikroskopis tilu diménsi ultra-jero-jero dipaké pikeun niténan ciri mesoscopic tina karuksakan sampel, sarta karuksakan sampel dianalisis ku lingkungan panas lembab. Dampak fitur.
2 Bahan jeung métode ékspérimén
2. 1 Bahan jeung persiapan
résin epoxy serat karbon (T300 / EMl 12) bahan komposit, pre-immersion disadiakeun ku Jiangsu Hengshen Co., Ltd., single-lapisan pre-immersion ketebalan tina 0. 137 mm kalawan fraksi volume serat 66%. Panel laminate disimpen dina lantai lapisan. , ukuran 115mm x 115mln. Prosés ngabentuk tank panas-pencét dipaké. Diagram prosés curing disiapkeun ku prosés ditémbongkeun dina Gambar 1. Mimiti naekeun dwelling tina suhu kamar ka 80 oC dina laju pemanasan 1 nepi ka 3 oC / mnt, lajeng tetep haneut salila 30 mnt, panas nepi ka 130 oC dina laju pemanasan l13 oC / mnt, tetep haneut dina 120 mnt, ngurangan kana 600C dina laju cooling konstan, lajeng cabut tekanan sarta ngaleupaskeun, sarta ngaleupaskeun.
2. 2 perlakuan panas baseuh
Sanggeus persiapan specimen, sampel ieu baseuh-panas-diperlakukeun luyu jeung spésifikasi HB 7401-96.171 "Base résin komposit lapisan komposit baseuh lingkungan panas moisture nyerep metoda eksperimen". Kahiji, specimen disimpen dina chamber drying thermostatic dina 70 derajat C nepi ka garing. Timbangan rutin ngagunakeun neraca nepi ka leungitna kualitas spésimén stabil dina henteu leuwih ti 0. 02%, nilai kacatet dina waktu ieu Téknik Massa Kering G. Sanggeus drying, specimen disimpen dina 70 derajat C cai pikeun perlakuan panas baseuh. Nurutkeun spésifikasi HB 7401. Metodeu dieusian dina 96 "ukuran kualitas specimen unggal poe, dirékam salaku Gi, sarta rékaman parobahan nyerep Uap Mi. Ekspresi nyerep Uap tina CFRP laminate specimen nyaeta:
Rumusna rinci: Mi nyaéta nyerep Uap tina spésimén, Gi nyaéta kualitas saatos sampel nyerep Uap, g, Go nyaéta kualitas kaayaan garing tina rékayasa specimen.
2. 3 Ékspérimén Dampak
Percobaan dampak-speed tinggi dina laminate CFRP dilaksanakeun dina mariem hawa-speed tinggi kalayan diaméter 15 mm. Alat uji dampak-speed tinggi (tingali Gambar 2) ngawengku bedil hawa-speed tinggi, alat pangukuran speed laser saméméh jeung sanggeus dampak, awak pélor, fixture instalasi specimen (pojok katuhu luhur Gambar 2), sarta alat recovery kaamanan awak bullet. Awak bullet mangrupakeun bullet cylindrical congcot-dipingpin (Gambar 2), sarta volume bullet nyaeta 24. 32 g kalayan diaméter 14. 32 mm; speed dampak nyaéta 45 m / s (énergi dampak 46 J), 68 m / s (énergi dampak 70 J), 86 m / s (énergi dampak 90 J) dampak.
2. 4 Deteksi ruksakna spésimén
Saatos kapangaruhan ku dampak, serat karbon warna epoxy komposit komposit laminate lapisan edgout plat dipaké pikeun ngadeteksi karuksakan dampak internal tina CFRP laminate piring, sarta aréa proyéksi wewengkon ruksakna dampak diukur ku software analisis gambar UTwim, sarta fitur detil rupa karuksakan cross-sectional nu katalungtik ku scanning mikroskop éléktron ultra-3D tina widang.
3 Hasil jeung diskusi
3. 1 spésimén ciri nyerep Uap
Jumlahna aya 37. 7 d, rata-rata nyerep Uap jenuh nyaéta 1. 780%, kalayan laju difusi 6. 183x10. 7lllnl2/s. Kurva nyerep Uap tina specimen laminate CFRP ditémbongkeun dina Gambar 3. Salaku bisa ditempo ti Gambar 3, laju tumuwuh awal nyerep Uap tina spésimen linier, sanggeus tahap linier, laju tumuwuhna nyerep Uap mimiti turun, ngahontal tingkat kaayaan steady23 d, sarta ngeunaan nyerep perioda 23 kaayaan nyerep ajeg. waktos. Ku alatan éta, nyerep Uap tina specimen conforms kana mode nyerep Uap dua-tahap: tahap kahiji nyerep Uap téh alatan aksi gabungan suhu jeung kalembaban, Uap ngaliwatan bahan sorangan ngandung liang, liang, retakan jeung defects séjén sumebar ka jero bahan; Difusi cai lalaunan sareng laun-laun ngahontal jenuh dina tahap ieu.
3. Ciri karuksakan katempo tina dewan laminate 2-lapisan
Dampak speed of 86 m / s nalika specimen hareup, tukang peta profil karuksakan katempo, ku sampel suhu kamar garing, baseuh panas jenuh specimen hareup bentuk karuksakan leuwih kawas, dua spésimén dina dampak, alatan retakan yayasan, karuksakan na sapanjang lapisan kahiji serat boga dieunakeun tangtu. Hal ieu ngabalukarkeun hareup ngajadikeun hiji bentuk elliptical atawa rectangular, jeung sajaba ti bisa ningali retakan dina substrat, serat bisa ditempo megatkeun. Ku sampel suhu kamar garing, sampel jenuh panas baseuh dina tonggong karuksakan bentukna bisa ditempo yén balik sapanjang arah dampak ngabogaan nonjol tangtu, sarta presents a retakan cross-ngawangun. Tetela papatah serat, retakan dasar sareng papatah interlayer (layering) tilu bentuk karusakan, bagian ahir serat diangkat tapi henteu pegat, ngan ukur lapisan sareng retakan serat/dasar. Narekahan serat ogé béda, sakumaha bisa ditempo ti ngabandingkeun karuksakan frontal jeung deui. Hareup ngabalukarkeun narekahan serat sarta substrat alatan komprési jeung geser. Bagian tukang téh alatan manjang disababkeun serat megatkeun jeung lapisan substrat. angka 4 mangrupakeun speed shock 45 m / s, 68 m / s, 86 m / s nalika specimen internal ruksakna C scan. Wewengkon anu dituduhkeun ku kira-kira garis abu-abu buleud l di tengah gambar nyaéta daérah anu diproyeksikan tina damagehole. Garis hideung di luhur jeung di handap unggal bagan leutik nunjukkeun wewengkon pikeun wewengkon peeling deui specimen. Wewengkon anu ditandaan dina garis bodas dina gambar (b) (d) (f) nyaéta karusakan internal pikeun spésimén sapanjang wates. Grafik nunjukkeun yén énergi dampak naék nalika laju dampak naék. Pelat laminated tiasa nyerep langkung seueur énergi nalika tabrakan (tingali Gambar 6 pikeun nilai khusus), nyababkeun paningkatan proyéksi karusakan laminate: ku ngabandingkeun sampel suhu kamar garing sareng gambar spésimen jenuh panas baseuh, tiasa ditingali yén aya karusakan internal (garis bodas) tina spésimen anu dihasilkeun sapanjang wates dina prosés jenuh-panas, utamana kusabab prosés jenuh-panas. The plasticization tina substrat dina pelat laminate jeung weakening tina panganteur serat-base ngabalukarkeun wates boga pangaruh nu tangtu dina pelat laminate salila prosés dampak. Numutkeun inohong, wewengkon peeling deui (garis hideung) tina specimen dina kaayaan garing teu jauh béda ti kaayaan jenuh panas baseuh.
3. Fitur destructive lengkep tina panel 3-lapisan
Peta fitur karuksakan cross-sectional tina CFRP lapisan gabungan plat, dicokot ku microsystem 3D ultra-jero jeung eunteung éléktron scanning, kalawan speed dampak 45 m / s, garing sarta baseuh jeung panas, nunjukeun yen karuksakan tina specimen dina duanana nagara ngawengku tilu bentuk karuksakan: narekahan serat, base cracking jeung narekahan interlayer. Tapi dasar dua spésimén retakan béda. Retakan substrat dina kaayaan garing retakan dina sambungan antara serat jeung substrat. Sanajan kitu, retakan substrat sanggeus perlakuan panas baseuh dibarengan ku fragmen substrat ragrag kaluar. Wold-esenbet jeung bahan séjén di lingkungan baseuh jeung panas tina kinerja dampak struktur struktur jeung serat substrat degradasi panganteur babarengan ditangtukeun, dina lingkungan panas baseuh, CFRP lapisan plat dina pangalaman base résin nyerep jumlah nu tangtu cai, cai seeping bakal ngabalukarkeun substrat résin ngaleyurkeun. Serat karbon henteu nyerep, teras kedah aya ékspansi baseuh antara dua, bédana ieu ngaleuleuskeun antarmuka antara substrat sareng serat, ngirangan kakuatan substrat. Lamun subjected kana beban dampak, fragmen substrat gampang turun kaluar, hasilna béda ti suhu kamar garing panganteur karuksakan sampel. Tina struktur detil tina eunteung listrik anu diimbas, éta tiasa katingali yén retakan awak pos-base baseuh sareng panas utamina nyaéta retakan leupas tina putus pencét, sedengkeun retakan sateuacan panas baseuh utamina rapuh, sareng retakan geser horizontal antara lapisan langkung atra. Tina mikroskop optik dina gambar, éta tiasa katingali yén bentuk karusakan anu béda dina dua kasus, sareng kaayaan garing nyaéta karusakan per-antar-motong. Pikeun motong karuksakan utamana, sanggeus panas baseuh pikeun bentuk karuksakan dipirig ku karuksakan layered signifikan, proporsi karuksakan layered dimekarkeun. Éta tiasa ditingali tina sudut mékanisme karusakan sareng ciri nyerep énergi. Mei Zhiyuan nempatkeun maju dua tahapan invasi projectile: tahap motong jeung tahap invasi kontinyu. Wewengkon A dina sampel panas baseuh teh karuksakan tahap intrusion geser, utamana kusabab dina prosés dampak, pelat layering dikomprés sarta sheared formasi deformasi karuksakan, b aréa nyaéta karuksakan tahap invasi kontinyu. Tahap ieu utamana alatan ngurangan laju intrusion awak bullet handapeun aksi komponén stress manteng tina lapisan serat, sarta énergi utamana dirobah jadi énergi galur serat manteng jeung énergi narekahan interlayer (l 51), ku kituna serat megatkeun el jeung putus serat saméméhna henteu dina garis lempeng. Dina sampel garing, fenomena ieu teu atra, sarta karuksakan piring téh leuwih serius, piring lapisan boga kaayaan cracking. 3. 4 Énergi nyerep jeung analisis aréa proyéksi damagehole Gambar 5 nembongkeun hubungan antara suhu kamar garing sarta jenuh panas baseuh tina speed peluncuran sarta leungitna énergi awak, dina laju kajadian ngeunaan 45 m / s, suhu kamar garing bullet sadayana rebound, jadi teu ditémbongkeun dina gambar. Salaku bisa ditempo ti Gambar 7, nalika tés ieu diuji dina jenuh termal baseuh, leungitna énergi bullet serius, sarta kapasitas nyeuseup sampel sanggeus perlakuan panas baseuh naek.
Gambar 6 mangrupakeun diagram grafik wewengkon proyéksi speed kajadian awak bullet jeung CFRP lapisan ruksakna liang (garis abu nandaan bagian tina Gambar 4), inohong komprehensif (4), (5), (6) bisa ditempo: (1) jeung kanaékan speed dampak, lapisan CFRP lapisan ruksakna liang aréa proyéksi naek ;(2) Wewengkon proyéksi suhu kamar panas leuwih badag batan sampel ruksakna baseuh. jenuh; (3) lamun laju dampak nyaeta ngeunaan 45 m / s, wewengkon proyéksi of damagehole tina plat laminated sanggeus perlakuan panas baseuh leuwih badag batan aréa proyéksi liang ruksakna plat laminated dina kaayaan suhu kamar garing. baseuh termal jenuh sampel ruksakna l-liang aréa proyéksi ngaronjat ku 85. 1% sarta dina speed shock ngeunaan 68 m / s, piring laminated dina kaayaan jenuh baseuh jeung termal ngaronjat ku 18. 10%, nilai nyerep (Gambar 5) ngaronjat ku 15. 65%; Dina laju dampak ngeunaan 88 m / s, piring laminated dina kaayaan jenuh baseuh jeung termal diréduksi ku 9. 25%, nilai nyerep masih ngaronjat ku 12. 45%.
Dumasar kana hasil panalungtikan Yucheng Zhong jeung produk lianna, nyerep Uap bahan komposit serat-diperkuat serat karbon ngaronjatkeun wates elastis sarta lalawanan dampak tina pelat laminate, sarta ngagabungkeun wewengkon projected tina liang damagehole tina specimen suhu kamar garing sarta baseuh spésimen jenuh panas dina makalah ieu (Gambar 4) The hubungan speed diagram aréa jeung aréa proyék. liang karuksakan lapisan CFRP, jeung karuksakan layered tina CFRP lapisan ngagabung dewan bisa dibandingkeun nalika speed dampak anu sarua jeung low. Wewengkon ruksakna spésimen jenuh panas baseuh relatif badag. Ieu alatan perlakuan panas baseuh ngajadikeun CFRP lapisan substrat plasticization, weakening serat sarta panganteur substrat jeung kinerja interlayer, dina dampak, kaayaan jenuh panas baseuh ékspansi ruksakna specimen layered, proporsi karuksakan ngaronjat. Dumasar Wu Yixuan jeung percobaan sejenna nyaho yén énergi dampak dina arah paving nangtung utamana diserep ku substrat résin, mangka plasticization tina substrat ngajadikeun specimen jenuh baseuh jeung panas nyerep leuwih énergi salila prosés dampak, ngaronjatkeun résistansi dampak, sarta ngaronjatkeun aréa proyéksi tina liang karuksakan; Karuksakan laminate CFRP teu acan pinuh diperpanjang, dampak geus réngsé, jadi lamun laju dampak leuwih luhur, perlakuan panas baseuh di wewengkon proyéksi ruksakna CFRP laminate geus euweuh serius, tapi alatan plasticization tina résin substrat, kapasitas nyerep masih ngaronjat.
4 Kacindekan
(1) Jeung kanaékan laju dampak, wewengkon projected tina liang karuksakan serat karbon bertulang epoxy résin komposit (CFRP) laminate naek, sarta laju tumuwuhna karuksakan 孑L liang dina sampel dina suhu kamar garing leuwih luhur batan nu dina jenuh panas baseuh. Badag: (2) Lamun laju dampak nyaéta 45 m / s, wewengkon proyéksi ruksakna CFRP laminate dina kaayaan jenuh panas baseuh ngaronjat ku 85. 11%, nalika laju dampak 68 m / s, wewengkon proyéksi ruksakna CFRP laminate dina kaayaan jenuh panas baseuh ngaronjat ku 18% suhu kamar CFRP dibandingkeun kalawan laminate kamar garing. 10%, laju dampak nyaéta 86m / s. Wewengkon proyéksi ruksakna cFRP jenuh jenuh diréduksi ku 9,9% dibandingkeun sareng suhu kamar garing cFRP laminate. 25%; (3) Saatos laminate cFRP kapangaruhan ku lingkungan panas sarta beueus, kinerja interlayer of laminate nu ngurangan, hasilna perluasan wewengkon delamination.
waktos pos: Jun-24-2019