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T300碳纤维复合材料性能参数解析

2022-11-16 14:03:37 碳纤维制品 浏览次数 981

碳纤维复合材料在纤维方向有很高的强度和刚度,而在垂直纤维方向上的强度和刚度非常低,实际应用中这类材料都是以层压板的形式出现的,研究复合材料层压板叠层结构和铺层角度对层压板结构力学性能的影响,对改善复合材料层压板结构的力学性能,完善复合材料层压板有重要作用。


实验材料是T300碳纤维/环氧树脂复合材料层压板,10层对称铺层,每层厚0.15mm,复合材料层压板厚1.50mm,0°方向的试件铺层顺序为[±45/0/90/0]s,90°方向的试件铺层顺序为[±45/90/0/90]s。它是目前工程上主要应用的一类层压板,可以获得较大的面内剪切刚度与强度。按照相关国标标准制作实验样条并进行拉伸、压缩等实验。



通过试验测试数据并进行比较可知:拉伸强度:0和90°方向试件的平均破坏强度分别为940.11MPa和458.63MPa,0方向的平均破坏强度是90°方向的2.05倍。弹性模量:拉伸实验时,0°和90°方向的平均弹性模量分别为89.45GPa和48.35GPa,0°方向的平均弹性模量是90方向的1.85倍。压缩实验时,0°和90°铺层方向试件的平均破坏强度分别为506.77MPa和419.90MPa,0°方向的平均破坏强度是90°方向的1.21倍。


由以上数据可以看出,拉伸实验时,T300碳纤维复合材料0°方向试件的力学性能明显优于90°方向的力学性能。这是因为0°方向试件纤维铺层方向为[±45/0/90/0]s,90°方向试件纤维铺层方向为[±45/90/0/90]s。0°方向试件中间两层纤维沿受力方向,而90°方向试件中间两层纤维垂直于受力方向,90°方向试件的纤维层因受力时纤维与纤维之间容易脱落,而0°方向试件的纤维沿受力方向能承受较大的载荷。因此在使用这种材料时,要尽量使材料0°铺层方向承受主要拉压力,以达到最理想的使用效果。


压缩实验时,T300碳纤维复合材料0°方向试件的力学性能优于90°方向的力学性能。但两种试件力学性能的差别明显小于拉伸实验时的差别,这是因为压缩实验时,试件的压缩力学性能主要取决于试件层与层之间的牢固程度,纤维的铺设方向影响不大,所以两种试件的力学性能相差不大。


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