尼龙无纺布离位增韧树脂基层合板的阻尼性能研究

摘要

基于树脂基复合材料层间“离位”增韧理论，本文旨在设计并制备一种尼龙无纺布插层增韧树脂基复合材料层合板，在提高其阻尼性能和断裂韧性的同时，最大限度地保持其静态力学性能。
　　为使复合材料具有较高的力学性能，树脂基体需要浸透整个层合板，为此，本文选择不溶解于环氧树脂的高孔隙率尼龙无纺布（Polyamide Nonwoven Fabric,PNF）作为插层材料。此外，为了进一步提高材料的阻尼性能，本文还研究了在PNF的表面负载具有压电效应和低玻璃化温度的结晶型热塑性PVDF(聚偏氟乙烯)对结构阻尼性能的影响。
　　本文制备了上述两种插层材料的环氧树脂基复合材料层合板，研究了插层层数对层合板动态力学性能、振动特性、弯曲性能、层间剪切性能以及断裂韧性的影响。结果表明：插层材料明显提高了层合板的阻尼性能和韧性，随着插入层数的增加,层合板的损耗因子随之增大，并且，在动态热力学曲线上只有一个力学损耗峰，储能模量随着插层层数的增加减小，玻璃化转变温度随着插层层数的增加降低；在常温条件下，插入7层PNF的层合板损耗因子（β）同未插层试样相比提高了1.52倍，负载了PVDF后层合板的损耗因子提高了1.75倍，其静态力学性能基本不变；在断裂韧性方面，插入PNF的复合材料Ⅰ型（GIC）和Ⅱ型（GIIC）层间断裂韧性分别提高了1.88倍和4.38倍，插入负载PVDF的PNF层合板的GIC提高了5.6倍，GIIC提高了3.94倍，说明负载PVDF的PNF插层具有显著的增韧效果；最后，通过试样断面扫描电镜图分析了其增韧机理。通过ANSYS软件对插入不同层数PNF的层合板的自由振动和共振行为进行了有限元模拟，确定了其振动衰减曲线和一阶纵向弯曲固有频率，模拟结果和实验结果吻合较好，验证了模拟的准确性。
　　综上所述，采用PNF或负载PVDF的PNF插层的层合板可以大幅度提高层合板的阻尼性能和韧性，而其基本力学性能、耐热性能损失较小。本文的研究对结构阻尼一体化材料的发展具有一定的推动意义。

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第1章 绪 论

1.1 课题背景及研究的目的和意义

1.2 阻尼机理及其表征方法

1.3 树脂基结构阻尼复合材料国内外发展现状

1.4离位增韧技术

1.5 本论文研究思路和技术路线

1.6 本论文主要研究内容和创新点

第2章 原材料与实验方法

2.1 引言

2.2 实验材料

2.3 复合材料层合板的结构设计

2.4 实验样品制备

2.5 试样性能测试及其表征

第3章 复合材料层合板的抗弯剪性能及断裂韧性

3.1 引言

3. 2复合材料层合板抗弯剪性能

3.3 复合材料层合板的断裂韧性

3.4 本章小结

第4章 复合材料层合板的动态力学性能

4.1 引言

4.2 复合材料层合板的动态力学分析结果

4.3 插层方式对结构阻尼材料动态力学性能的影响

4.4 铺层方式对结构阻尼材料动态力学性能的影响

4.5 本章小结

第5章 复合材料层合板振动实验研究及有限元模拟

5.1. 引言

5.2 复合材料层合板振动实验研究

5.3 复合材料层合板振动有限元模拟

5.4 本章小结

结论

参考文献

声明

致谢