碳纖維和SiO2納米顆粒增強環氧樹脂復合材料的壓縮性能
摘要：纖維增強聚合物復合材料的壓縮性能與聚合物基體力學性質密切相關。本文利用連續碳纖維(CF)和含有均勻分散的SiO2納米顆粒改性的環氧樹脂基體,制備了CF-nano SiO2/Epoxy微納米多相復合材料單向層合板,并對其軸向壓縮性能進行了系統的研究。試驗表明,將納米顆粒引入基體能夠有效提高纖維增強聚合物基復合材料的壓縮強度,占nano SiO2/Epoxy體積為8.7%的納米顆粒可將復合材料的壓縮強度提升約62.7%。基于單向層合板的彈塑性微屈曲模型對納米顆粒的增強效應進行了理論分析。根據含納米顆粒的環氧樹脂在壓縮過程中的損傷行為,提出了一套基于加卸載試驗建立納米復合材料基體壓縮本構關系的方法。將模型獲得的基體本構關系與經典復合材料彈塑性微屈曲模型耦合,能夠較為準確地預測本研究制備的微納米多相復合材料的壓縮強度。經試驗檢驗,預測結果與實測數值達到很好的一致性。
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