碳纤维/环氧树脂缠绕复合材料筒体准静态力学行为研究

摘要

本文系统研究了结构特性和氨基化多壁碳纳米管(a-MWNTs)对碳纤维增强复合材料(CFRP)筒体准静态力学性能的影响规律.力学测试、SEM和光学显微镜等表征手段表明,端部加强的筒体具有更高的压缩强度;筒体破坏方式随缠绕角度增加依次为脆性破坏、局部鼓起和横向剪切破坏;预裂纹角度决定了初始裂纹沿纤维界面偏转与穿透纤维扩展两种竞争机制的主导性,从而最终影响裂纹的扩展路径及破坏形式.基于Chang-Chang失效准则的有限元方法模拟的筒体压缩破坏行为与实验现象十分接近,表明该方法能有效预测筒体的准静态压缩破坏行为.此外,实验结果表明,多步化学改性得到的a-MWNTs在基体中具有很好的分散性和界面反应活性,能显著提高筒体的压缩模量.