大丝束碳纤维复合材料力学性能研究
碳纤维复合材料的力学性能研究
碳纤维复合材料的力学性能研究随着科学技术的不断发展，碳纤维复合材料作为新一代优良的结构材料，受到了广泛的关注。
其独特的力学性能使其在航空、航天、汽车、体育器材等领域有广泛的应用。
本文将对碳纤维复合材料的力学性能进行研究。
材料的力学性能是评价其质量的关键指标之一。
碳纤维复合材料由纤维基体和树脂基体组成，两者相互配合，使其具备高强度、高刚度、低密度等优良的力学性能。
其中，纤维基体主要由碳纤维组成，其强度和刚度是影响材料性能的关键因素之一。
在研究碳纤维复合材料的力学性能时，人们通常会关注其拉伸性能、弯曲性能和压缩性能等方面。
首先，拉伸性能是指材料在外力作用下的抗拉强度和断裂延伸率。
碳纤维本身具备很高的强度和刚度，使得复合材料在拉伸载荷下表现出较好的抗拉性能。
其次，弯曲性能是指材料在弯曲作用下的变形能力。
碳纤维复合材料的高刚度使其在承受弯曲载荷时产生较小的挠度，从而具备较好的抗弯性能。
最后，压缩性能是指材料在承受压缩力时的变形能力。
由于复合材料的低密度和高刚度，使得其在承受压缩载荷时具备出色的抗压性能。
除了上述力学性能外，碳纤维复合材料还具备疲劳性能和冲击性能等特点。
疲劳性能是指材料在多次循环荷载下的耐久性能。
由于碳纤维的高强度和良好的疲劳寿命，使得复合材料在长时间循环荷载下仍然能够保持较好的性能。
冲击性能是指材料在受到突然冲击时的抵抗外力的能力。
由于碳纤维具备较高的强度和韧性，使得复合材料具备较好的抗冲击能力。
为了进一步提高碳纤维复合材料的力学性能，人们进行了各种探索和研究。
例如，通过改变纤维的取向和层片的排列组织方式，可以提高复合材料的强度和刚度。
同时，通过改变树脂基体的成分和添加剂，可以改善复合材料的韧性和耐疲劳性能。
此外，人们还通过研究纳米材料在碳纤维复合材料中的应用，进一步改善了其力学性能。
综上所述，碳纤维复合材料具备优良的力学性能，其拉伸性能、弯曲性能和压缩性能等方面表现出色。
同时，其具备较好的疲劳性能和冲击性能。
碳纤维复合材料的热力学与力学性能分析
碳纤维复合材料的热力学与力学性能分析碳纤维复合材料是现代工业中广泛使用的新型高性能材料。
其优良性能包括高强度、高刚度、轻质化、耐腐蚀、高温性能等，使得它在航空航天、轨道交通、汽车工业、体育器材等领域得到广泛的应用。
本文将从热力学和力学两个方面对碳纤维复合材料的性能进行分析。
一、热力学性能分析碳纤维复合材料具有优异的热稳定性和高温性能。
它们的应力-应变关系呈现出线性弹性，而且弹性模量随温度升高而下降的趋势相对较缓。
这是因为碳纤维复合材料中的碳纤维具有较高的热稳定性，能够承受较高的温度，而有机基体的热膨胀系数相对较小，因此在高温环境下材料的线膨胀系数较低。
碳纤维复合材料中的碳纤维和有机基体具有不同的热传导系数。
碳纤维的热传导系数较大，因此在高温条件下，热能主要通过纤维传递，从而使得材料的温度分布较为均匀。
而有机基体的热传导系数较小，因此在高温条件下，较少的热能通过基体传递，从而使得材料的温度分布不均，容易出现热应力现象。
碳纤维复合材料的热膨胀系数随温度变化较小，因此在不同温度下的线膨胀系数均较低。
在高温条件下，碳纤维和有机基体各自的线膨胀系数变化的速率不同，因此容易产生热应力，从而影响材料的性能。
二、力学性能分析碳纤维复合材料具有很高的强度和刚度，但韧性相对较低。
它们的破坏方式主要有纤维拉断和基体剪切等。
纤维和基体之间存在较大的力学不相容性，因此容易产生裂纹和开裂现象。
碳纤维复合材料的破坏性能主要与纤维和基体之间的结合强度和相对位移有关。
在应力作用下，纤维和基体之间的相对位移较大时，容易产生微裂纹和分界面失效。
在织构合成的碳纤维复合材料中，纤维的优化分布可以使得材料具有较好的强度和韧性，但由于织构合成的特殊结构，复合材料的各向异性较为显著。
碳纤维复合材料的强度和刚度与纤维的取向、长度和断面积等有关。
理想情况下，纤维取向垂直于应力方向时，材料的强度和刚度最大。
在实际制备中，由于纤维长短不均、定向不准确等因素影响，复合材料的强度和刚度常常低于理论值。
碳纤维复合材料力学性能的非线性分析
碳纤维复合材料力学性能的非线性分析碳纤维复合材料是一种由碳纤维和树脂基体构成的新型材料，具有轻质、高强度、刚性等优良性能，广泛应用于航空、航天、汽车等领域。
然而，研究表明，由于复合材料存在非线性效应，传统材料力学分析方法难以准确评估其力学性能。
因此，进行碳纤维复合材料力学性能的非线性分析具有重要意义。
1. 碳纤维复合材料的非线性效应在实际应用中，碳纤维复合材料常常存在非线性效应，如拉伸、屈曲、剪切等非线性变化。
这些非线性变化对力学性能的评估和设计产生影响。
拉伸非线性：碳纤维复合材料在拉伸载荷下，由于树脂基体的弹塑性行为和碳纤维与基体之间的滑移，载荷与位移曲线表现出非线性特征。
此时，材料的应力应变关系呈现出弱非线性特征。
屈曲非线性：碳纤维复合材料在屈曲载荷下，由于复合材料的几何形状和结构，产生强烈的非线性屈曲行为。
此时，材料的应力应变关系呈现出明显的非线性变化。
剪切非线性：碳纤维复合材料在剪切载荷下，由于碳纤维之间的滑移和树脂基体的塑性变形，导致剪切性能呈现非线性特征。
此时，材料的应力应变关系呈现出复杂的非线性特点。
2. 碳纤维复合材料非线性分析方法针对碳纤维复合材料的非线性效应，常见的非线性分析方法包括有限元分析、广义张量理论、能量原理、跨比法和微分方程解法等。
有限元分析：有限元是一种数值分析方法，能够精确分析材料的非线性特征。
在有限元分析中，复合材料的结构被划分为有限个单元，每个单元内材料的特性可以通过数学模型进行计算和分析。
广义张量理论：广义张量理论是一种新的纤维复合材料非线性力学分析方法。
该方法通过对微观力学行为进行理论研究，建立起了复杂的线弹性力学模型，在理论研究和实际应用中取得了重要的成果。
能量原理：能量原理是一种非线性力学分析方法，以能量原理为基础，建立起材料的能量方程，通过求解能量方程对材料进行力学分析。
跨比法：跨比法是一种利用跨比理论对实验数据进行分析的方法，可以较准确地评估复合材料的非线性变化。
碳纤维复合材料的制备及其力学性能研究
碳纤维复合材料的制备及其力学性能研究碳纤维复合材料是由一种或多种纤维材料和一种或多种基体材料构成的。
其中，碳纤维作为一种高性能纤维材料，可以与多种基体材料组合成复合材料。
碳纤维复合材料具有高强度、高模量、低密度、耐腐蚀、耐磨损等优异性能，是一种重要的结构材料。
一、碳纤维复合材料的制备碳纤维复合材料的制备过程包括纤维预处理、基体材料制备、复合制备三个部分。
1. 纤维预处理纤维预处理是指将原始的碳纤维通过一系列化学和物理方法处理，以改善其表面性质，为后续复合制备提供良好的界面性能。
纤维预处理过程包括氧化、活化、电化学处理等。
2. 基体材料制备基体材料是复合材料的支撑结构，主要起支撑、保护纤维的作用，因此需要选择一种合适的基体材料。
金属、聚合物、陶瓷等材料都可以用作基体材料。
选择的基体材料需与碳纤维具有良好的界面相容性。
3. 复合制备复合制备是指将预处理好的纤维与制备好的基体材料进行复合，形成碳纤维复合材料。
复合制备的过程包括浸涂、压制、硬化等步骤。
其中，在浸涂过程中，最关键的是要确保纤维和基体材料之间的均匀浸润。
在硬化过程中，要保证温度和压力控制良好，以成品的物理性能。
二、碳纤维复合材料的力学性能研究碳纤维复合材料的力学性能是其能否应用的基础。
因此，需要进行力学性能研究，以验证其性能是否符合要求。
1. 本构模型本构模型是指根据材料的各项力学性能，建立材料模型，用以描述材料力学行为的理论。
碳纤维复合材料的本构模型可以分为弹性本构模型和塑性本构模型两种。
弹性本构模型适用于低应变区，并且不能反应出材料的非线性特征。
而塑性本构模型适用于高应变区，并且可以反应出材料的非线性特征。
选择合适的本构模型可以更准确地描述碳纤维复合材料的力学行为。
2. 材料力学性能测试材料力学性能测试包括拉伸、弯曲、剪切等多种测试方法。
其中，拉伸测试是最常用的性能测试方法。
拉伸测试可以得到材料的初始模量、极限拉伸强度、断裂应变等数据。
碳纤维复合材料力学性能研究进展
包 装 工 程第44卷 第21期 ·36·PACKAGING ENGINEERING 2023年11月收稿日期：2023-05-30基金项目：国家自然科学基金（12172344） *通信作者碳纤维复合材料力学性能研究进展段裕熙，张凯*，徐伟芳，陈军红，龚芹（中国工程物理研究院总体工程研究所，四川 绵阳 621999）摘要：目的 综述碳纤维复合材料这一热结构材料的力学性能研究进展，推进碳纤维复合材料的研制和应用。
方法 采用文献调研法，梳理和汇总国内外有关碳纤维复合材料力学性能的研究内容，对二维复合材料、针刺复合材料及三维编织复合材料3种结构进行性能影响因素分析。
结论 影响碳纤维复合材料静态和动态力学性能的因素主要有温度、应变率、密度等，提出应进一步开展碳纤维复合材料在多因素耦合及高温动态性能方面的研究。
关键词：碳纤维复合材料；静态力学性能；动态力学性能；三维编织复合材料 中图分类号：TB332 文献标识码：A 文章编号：1001-3563(2023)21-0036-10 DOI ：10.19554/ki.1001-3563.2023.21.005Mechanical Property of Carbon Fiber CompositesDUAN Yu-xi , ZHANG Kai *, XU Wei-fang , CHEN Jun-hong , GONG Qin(Institute of Systems Engineering, China Academy of Engineering Physics, Sichuan Mianyang 621999, China) ABSTRACT: The work aims to explore recent advancements in the mechanical properties of carbon fiber composites for thermal structural applications, with the objective of promoting the development and utilization of carbon fiber composites. Through a comprehensive literature review, the current research status on the mechanical properties of carbon fiber composites was summarized, and the factors affecting the static and dynamic mechanical properties of 2D composites, needled composites, and 3D woven composites were analyzed. The results indicate that factors affecting the static and dynamic mechanical properties of carbon fiber composites include temperature, strain rate, density, et al. And further investigations are necessary in multi-factor coupling and high temperature dynamic properties of carbon fiber composites. KEY WORDS: carbon fiber composite; static mechanical properties; dynamic mechanical properties; three-dimensional weaving composite碳纤维由有机纤维经过一系列热处理转化而成，它是含碳量高于90%的无机高性能纤维，既具有碳材料的固有本征，又兼具纺织纤维的柔软可加工性。
碳纤维增强复合材料制备及其力学性能分析
碳纤维增强复合材料制备及其力学性能分析碳纤维增强复合材料是一种高性能的工程材料，其力学性能优异，因此广泛应用于汽车、航空航天、体育器材等众多领域。
本文将对碳纤维增强复合材料的制备及其力学性能进行分析。
一、碳纤维增强复合材料制备碳纤维增强复合材料的制备过程包括预处理、预浸、挤出成型和固化四个步骤。
1.预处理首先要进行的是碳纤维的表面处理，以提高其在树脂中的分散度和界面性能。
通常采用的表面处理方法有电弧放电、等离子体处理和化学处理等。
2.预浸将经过表面处理的碳纤维放置在树脂浸润槽中，使其充分浸润，形成预浸料。
预浸料的配方通常是30%～50%的树脂，剩余为固体颗粒如碳纤维、填充料和固化剂等。
3.挤出成型将预浸料置于挤出机中进行挤出成型。
通过不断旋转的螺旋挤出头，将材料挤出并压实，形成成型件。
挤出过程中需要控制温度和压力，以保证成型件质量。
4.固化将挤出成型的件放入固化炉中进行固化。
通常固化时间和温度均需控制，以保证材料的固化度和力学性能。
二、碳纤维增强复合材料力学性能分析碳纤维增强复合材料具有很高的强度、刚度和低密度等优点，因此应用领域十分广泛。
其力学性能通常分为强度、刚度和疲劳三个方面。
1.强度碳纤维增强复合材料的强度具体可分为拉伸强度、压缩强度、剪切强度和弯曲强度等。
其中，拉伸强度是该材料的最大强度指标，引强强度也是一个很好的指标。
此外，断裂韧性、夹层剪切强度和冲击强度也是衡量强度的指标。
2.刚度碳纤维增强复合材料的刚度主要指该材料的弹性模量和剪切模量。
弹性模量是衡量该材料抵抗形变能力的能力指标，即杨氏模量，剪切模量则是衡量该材料抵抗剪切、扭矩变形能力的能力指标。
3.疲劳碳纤维增强复合材料的疲劳指标分为疲劳极限、疲劳损伤阈值和疲劳寿命。
其中，疲劳极限是材料能承受的最大循环载荷，疲劳损伤阈值是指材料的循环载荷量，其导致的裂纹扩展损伤是初始裂纹尺寸的特定百分比。
总之，通过合理的制备和分析，碳纤维增强复合材料可以具有优异的力学性能，为各种领域的工程应用带来创新和改变。
碳纤维增强复合材料的力学性能研究
碳纤维增强复合材料的力学性能研究随着科技的发展和人们对材料性能要求的不断提高，碳纤维增强复合材料作为一种新型材料，逐渐受到了人们的关注和研究。
碳纤维增强复合材料的优点在于具有轻质、高强和高刚性等特点，因此在航空航天、汽车和体育器材等领域得到了广泛应用。
本文将围绕碳纤维增强复合材料的力学性能展开讨论，并分析其优点与不足。
一、碳纤维增强复合材料的力学性能研究碳纤维增强复合材料是由无定形材料和纤维增强材料组成的一种粘合材料。
其力学性能是影响使用效果的重要因素。
在实际应用中，碳纤维增强复合材料的力学性能主要表现在强度、刚度、韧度和疲劳寿命等方面。
下面将对这些方面进行详细讨论。
1. 强度碳纤维增强复合材料的强度是指在外力作用下，材料发生断裂前所能承受的最大应力。
由于其结构特殊，具有纤维对外界应力的抗拉能力，因而其强度很高。
实验表明，碳纤维增强复合材料的抗拉强度约为1500 MPa。
而同样条件下的钢材和铝材抗拉强度只有400 MPa左右，而且在高温、腐蚀等恶劣环境下，铝材和钢材的强度更低，而碳纤维增强材料的强度不变，还会增加。
2. 刚度碳纤维增强复合材料的刚度是指在外界力作用下，材料抵抗形变的能力。
由于其纤维本身刚度很高，因此材料的刚度也很高。
实验结果表明，碳纤维增强复合材料的弹性模量约为210 GPa，而同样条件下的钢材和铝材弹性模量分别为200 GPa 和70 GPa左右。
因此，在需要使用刚度较高的场合下，碳纤维增强复合材料具有较好的应用前景。
3. 韧度碳纤维增强复合材料的韧度是指在受力时，材料离开弹性阶段到断裂之前所需要的功。
与强度和刚度不同，碳纤维增强复合材料的韧度较低。
这是由于该材料虽然具有纤维与增强材料的双重优势，但其内部结构复杂度很高，存在许多微小裂缝，因此材料整体的韧性有所下降。
实验结果表明，碳纤维增强复合材料的韧度约为25-50 kJ/m2，而同样条件下的钢材和铝材韧度分别为200 kJ/m2和10-20 kJ/m2左右。
碳纤维复合材料的制备及其力学性能研究
碳纤维复合材料的制备及其力学性能研究碳纤维复合材料是被广泛应用于航空、航天、汽车、建筑等行业的一种高强度、低密度的新型材料。
它不仅具有高强度、高弹性模量、低密度等优良特性，同时还具有良好的耐热性、耐腐蚀性等优势。
本文将从碳纤维复合材料的制备以及力学性能研究两个方面来进行探讨。
一、碳纤维复合材料的制备碳纤维复合材料的制备主要分为三个步骤：1. 碳纤维制备：碳纤维是碳纤维复合材料的重要组成部分，其制备过程非常复杂。
首先要基于特定的聚合物或其他有机物，通过蒸发、拉伸等技术制作出非常细的纤维。
之后要对这些纤维进行高温、高压等处理，使其成为坚硬的、无孔隙的碳石墨材料。
2. 树脂制备：碳纤维复合材料中还需要加入一种树脂来进行结合。
树脂可以是热塑性树脂，如聚酰亚胺（PI）、聚醚酮（PEK）等，也可以是热固性树脂，如环氧树脂、丙烯酸酯树脂等。
3. 复合制备：将碳纤维和树脂进行机械混合或浸涂碳纤维等复合，通过真空热压或自动化制备设备进行热固化处理，便可以制备出碳纤维复合材料。
二、碳纤维复合材料的力学性能研究碳纤维复合材料具有高强度、高刚度等优良特性，与金属材料相比，其具有较大的韧性和抗冲击能力。
同时，由于其低密度，碳纤维复合材料在航空、航天、能源、环保等领域应用愈发广泛。
1. 强度分析：碳纤维复合材料的强度分析是探究其应力性能的基础。
研究表明，碳纤维复合材料具有高强度、刚度、韧性等特性。
在抗拉、抗压、抗弯等方面表现突出，但其断裂面为脆断面，破坏模式与金属材料不同。
2. 疲劳性能：碳纤维复合材料的疲劳性能是其在多次往返载荷下耐久性的能力。
研究表明，碳纤维复合材料的疲劳寿命与强度利用率、周向应变及层间剪应力有关。
因此，在应用时应避免超载、超调节等操作。
3. 惯性分析：碳纤维复合材料的惯性分析是提高其使用性能的一个重要方面。
研究表明，对于强度相等的材料，具有低密度的联合材料惯性低，而且由于联合材料比重较小，它们减轻了结构的自重，从而释放出更多的载荷承担能力。
碳纤维复合材料的力学性能与应用分析
碳纤维复合材料的力学性能与应用分析第一章：引言碳纤维复合材料是一种具有优异力学性能的高强度材料。
它由碳纤维和树脂基体组成，具有密度低、刚度高、强度高、耐疲劳性好等优点。
因此，碳纤维复合材料在航空、航天、汽车、船舶等领域有着广泛的应用前景。
本文将对碳纤维复合材料的力学性能及其应用进行分析和探讨，以期帮助人们更好地了解该材料。
第二章：碳纤维复合材料的力学性能2.1 碳纤维的力学性能碳纤维是碳纤维复合材料的主要组成部分，它具有很高的强度和刚度，也叫做纤维增强材料。
碳纤维的强度取决于其直径和生长方向，通常其直径小于10微米。
随着直径的减小，碳纤维的强度和刚度会增加。
碳纤维还具有很好的耐疲劳性能和耐腐蚀性能。
2.2 树脂基体的力学性能树脂基体是碳纤维复合材料的另一部分，它可以密封和固定碳纤维，还可以起到传递均匀载荷的作用。
树脂基体通常是环氧树脂或聚酰亚胺树脂。
环氧树脂具有优良的成型性能和加工性能，而聚酰亚胺树脂具有很好的耐高温性能和耐热冲击性能。
2.3 碳纤维复合材料的力学性能碳纤维复合材料的力学性能取决于碳纤维和树脂基体的性质和结构。
它的强度和刚度随纤维体积分数和方向变化而变化，而断裂韧性则取决于树脂基体的性质和结构。
碳纤维复合材料的强度和刚度往往比金属材料高，但断裂韧性较差。
第三章：碳纤维复合材料的应用3.1 航空领域碳纤维复合材料在航空领域的应用非常广泛。
它们常用于制造飞机机身、翼面和垂直尾翼等部件。
与传统金属材料相比，碳纤维复合材料具有重量轻、寿命长、耐疲劳性强等优点。
同时，碳纤维复合材料也可以降低飞机的燃油消耗和环境污染。
3.2 汽车领域汽车制造商也开始广泛地采用碳纤维复合材料。
碳纤维复合材料的轻量化特性可以降低汽车的油耗和排放量，同时还可以提高汽车的性能和安全性。
如日本的丰田公司在其旗下的超级跑车“雷克萨斯LFA”中采用了大量碳纤维复合材料。
3.3 船舶领域碳纤维复合材料在船舶领域的应用也在不断增加。
碳纤维双层复合材料的制备及其力学性能研究
碳纤维双层复合材料的制备及其力学性能研究碳纤维双层复合材料在工业领域和航空领域中具有重要作用。
它结合了碳纤维的高强度和高刚度优点，同时又可以通过复合材料的叠加层数和增加复合材料层间黏合层来实现不同工程需求。
一、碳纤维双层复合材料制备碳纤维双层复合材料的制备通常采用手工层叠法和自动化层压机层叠法两种。
手工层叠法具有操作简单、成本低等优点，但易出现异质性、质量不稳定等问题。
自动化层压机层叠法则可以保证制品质量稳定，另外还可以实现自动化生产。
在制备碳纤维双层复合材料时，需要对材料和工艺进行合理的选择。
碳纤维的选择要求好的拉伸、弯曲和剪切性能；复合材料增强层的选择要考虑其强度、刚度和密度；层间黏合剂的选择要满足良好的粘结性能和化学稳定性。
同时，各种工艺参数（如层间压力、层间温度、压力、涂胶量等）的调节也会对制品的力学性能产生影响。
二、碳纤维双层复合材料力学性能研究碳纤维双层复合材料的力学性能主要包括强度、刚度、疲劳寿命、耐热性等。
在研究碳纤维双层复合材料力学性能的过程中，需要对其进行一系列的力学测试和分析。
1.强度测试碳纤维双层复合材料的强度测试主要包括拉伸、压缩和弯曲三种方式。
拉伸试验是最常用的测试方法，它可以测量材料的极限拉伸强度、断裂伸长率等参数。
压缩试验可以测量材料的极限压缩强度、剪切强度等参数。
弯曲试验则可以测量材料的弯曲刚度、弯曲强度等参数。
2.疲劳寿命测试碳纤维双层复合材料在实际使用中需要承受周期性的加载和卸载，因此其疲劳寿命也成为了一个非常重要的力学指标。
疲劳寿命测试可以模拟实际使用情况下的载荷情况，比较直接地评估材料在疲劳载荷下的性能。
3.耐热性测试碳纤维双层复合材料的耐热性能是一个非常重要的参数，尤其是在高温环境下的应用中。
耐热性测试可以评估材料在高温下的稳定性、变形和损伤情况，指导材料在高温下的使用。
通过对碳纤维双层复合材料的力学性能测试和分析，可以确定其适用的应用领域和条件，为进一步优化材料的制备工艺和性能提供依据。
碳纤维增强复合材料力学性能的有限元模拟分析
碳纤维增强复合材料力学性能的有限元模拟分析引言：碳纤维增强复合材料是一种重要的结构材料，具有高强度、低密度和优异的耐腐蚀性能。
为了更好地理解和预测这种材料的力学性能，有限元模拟成为一种有效的工具。
本文将探讨碳纤维增强复合材料的力学性能及其有限元模拟分析方法。
1. 碳纤维增强复合材料的力学性能碳纤维增强复合材料由碳纤维和基体材料组成，具有独特的力学性能。
首先，碳纤维的高强度和高模量使得复合材料具有出色的抗拉强度和刚度。
其次，由于碳纤维和基体的界面结合紧密，复合材料还表现出较好的层间剪切性能。
此外，碳纤维增强复合材料的疲劳强度和耐冲击性也远远优于传统金属材料。
2. 有限元模拟在力学性能分析中的应用有限元模拟是一种计算方法，通过将复杂结构离散为数学模型，基于力学原理求解结构的应力和变形分布。
在碳纤维增强复合材料力学性能分析中，有限元模拟被广泛应用。
首先，可以通过有限元模拟研究复合材料在静力载荷下的应力分布和应变响应，从而评估其强度和刚度。
其次，有限元模拟还可以模拟在动力载荷下复合材料的疲劳寿命和冲击行为，并优化复合材料的设计和性能。
3. 有限元模拟参数的选择在进行碳纤维增强复合材料力学性能的有限元模拟时，需要选择合适的模拟参数。
首先，应选择适当的网格划分，以保证模型几何形状和表面质量的准确性。
其次，需要确定材料的力学性能参数，如弹性模量、剪切模量和层间剪切强度等。
对于复合材料的层间剪切强度，通常需要进行微观结构分析以获取准确的数值。
此外，外界加载条件（如温度、湿度等）也需要考虑进来以获得可靠的模拟结果。
4. 有限元模拟分析的挑战和进展尽管有限元模拟在碳纤维增强复合材料力学性能分析中具有重要的应用前景，但仍面临一些挑战。
首先，材料的非线性和各向异性使得模拟计算的复杂度增加。
其次，复合材料的失效机制与金属材料有所不同，需要改进模型和算法以准确地预测结构破坏行为。
此外，对于复合材料的疲劳和寿命预测，还需要开展更多的试验和验证以提高模拟的准确性。
碳纤维复合材料的表征和力学性能分析
碳纤维复合材料的表征和力学性能分析碳纤维复合材料是一种具有优异力学性能的新材料，其广泛应用于汽车、飞机、火箭等领域。
本文旨在探讨碳纤维复合材料的表征和力学性能分析，以及相关研究领域的发展趋势。
一、碳纤维复合材料的表征（1）纤维型号及组织碳纤维是制备碳纤维复合材料的关键原料，其型号及组织结构对材料性能有重要影响。
常见的碳纤维型号有T300、T700、M40等，其强度和模量随着型号提高而增加。
同时，碳纤维的组织结构也影响复合材料的性能。
纤维间的排列方式、纤维的分布密度等都会影响材料的力学性能。
（2）基体树脂碳纤维复合材料中的基体树脂也对其性能具有重要影响。
基体树脂一般选择环氧树脂、酚醛树脂等。
不同的基体树脂在温度、湿度等环境下的性能表现有所不同。
因此，对基体树脂进行适当选择很关键。
（3）工艺参数制备碳纤维复合材料的工艺参数也是影响材料性能的关键因素。
工艺参数包括热处理温度、压力、固化时间等。
不同的工艺参数对材料的力学性能、热学性能等产生重要影响。
因此，在制备过程中需要严格控制这些工艺参数。
二、碳纤维复合材料的力学性能分析（1）强度碳纤维复合材料在强度方面表现优异，具有很高的拉伸和压缩强度。
其中，双向编织的 T700 碳纤维复合材料的拉伸强度可达到2000 MPa 以上，压缩强度为1300 MPa 左右。
但碳纤维复合材料的剪切强度相对较低。
（2）刚度碳纤维具有很高的弹性模量，使碳纤维复合材料具有很高的刚度。
在刚度方面，碳纤维复合材料比钢铁、铝合金等传统材料还要高出1-2倍。
这也是碳纤维复合材料应用于飞机等领域的重要原因之一。
（3）耐疲劳性能碳纤维复合材料在疲劳方面表现也非常出色，其疲劳寿命比金属材料长得多。
尤其是在不同的温度、湿度等环境下，碳纤维复合材料的疲劳寿命表现更加稳定。
三、碳纤维复合材料的发展趋势随着全球经济的快速发展，碳纤维复合材料在汽车、飞机、火箭等领域的应用越来越广泛。
未来，碳纤维复合材料的制备技术将会更加成熟，同时优化碳纤维和基体树脂的配比也将成为研究的重点。
大丝束碳纤维的上浆工艺及其性能研究
different impregnation processes
PAAs 质量分数 / %
0. 1
0. 3
0. 5
0. 7
图 2 不同浸渍工艺下上浆碳纤维的悬垂值
Fig. 2 Drape value of sized carbon fiber by different
第 4 期 赵新星等. 大丝束碳纤维的上浆工艺及其性能研究
9
2. 2 上浆碳纤维的可加工性能
碳纤维在卷绕、退绕及加工过程中因摩擦导
致部分纤维断开而产生毛丝,这些毛丝不仅影响
碳纤维的力学性能,而且会给碳纤维的后加工工
艺带来困难。 未上浆碳纤维的毛丝量非常大,达
impregnation processes
■—PAAs 质量分数 0. 1%;●—PAAs 质量分数 0. 3%;
▲—PAAs 质量分数 0. 5%;▼—PAAs 质量分数 0. 7%
从图 2 可以看出:随着浸渍时间的延长、上浆
剂浓度的提高,上浆碳纤维的悬垂值均呈上升趋
势,且上浆剂浓度对于悬垂值的影响更为明显;结
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合 成 纤 维 工 业 2023 年第 46 卷
8
有限公司制;Quanta-250 型扫描电子显微镜:美国
康塔克默仪器公司制;Escalab 250Xi 型光电子能
研究与开发
合 成 纤 维 工 业, 2 0 2 3 , 4 6 ( 4 ) : 7
CHINA SYNTHETIC FIBER INDUSTRY
大丝束碳纤维的上浆工艺及其性能研究
碳纤维增强复合材料的力学性能研究
碳纤维增强复合材料的力学性能研究碳纤维增强复合材料，这玩意儿听起来是不是特别高大上？其实啊，在咱们日常生活里，它的身影也越来越常见啦。
我先跟您唠唠我自己的一次经历。
有一回我去参观一个高科技工厂，在那车间里，我看到了一堆正在加工的碳纤维增强复合材料的零部件。
那时候我就特别好奇，凑近了仔细观察。
这材料的表面特别光滑，还带着一种神秘的光泽，就好像是未来世界的产物。
咱们言归正传，来说说碳纤维增强复合材料的力学性能。
这力学性能啊，简单来说，就是它能承受多大的力，多强的压力，还有在不同条件下会有啥样的表现。
先说说它的强度。
碳纤维增强复合材料的强度那可真是相当厉害！打个比方，如果普通材料像是个身体虚弱的小孩，稍微使点劲儿就累得不行，那碳纤维增强复合材料就是个超级大力士，能扛起特别重的东西还不喊累。
这是因为碳纤维本身就具有很高的强度，再加上合理的复合工艺，让它们强强联手，变得坚不可摧。
再讲讲它的刚度。
这刚度就好比一个人的脊梁骨，要是太软了，就容易弯腰驼背。
碳纤维增强复合材料的刚度那也是相当出色，不容易变形。
您想想，要是飞机翅膀用了这种材料，在高速飞行的时候还能保持稳定的形状，不会因为空气的压力就随便扭曲。
还有它的韧性。
碳纤维增强复合材料可不是那种一折就断的“脆骨头”，而是有着良好的韧性。
就像咱们平时折树枝，有的一折就断，有的能弯来弯去不断裂，碳纤维增强复合材料就属于后者。
这意味着它在受到冲击的时候，能够吸收能量，而不是一下子就崩溃。
它的疲劳性能也值得一提。
您知道吗，就像咱们人干活久了会累，材料在反复受力的情况下也会“疲劳”。
但碳纤维增强复合材料在这方面表现不错，能经受住长时间的反复折腾，不容易出问题。
在实际应用中，碳纤维增强复合材料的力学性能优势可发挥了大作用。
比如说汽车制造，用了这种材料可以让车子更轻、更坚固，跑得更快还更省油。
还有体育用品，像高档的自行车、网球拍，用了它能提升性能，让运动员们如虎添翼。
不过，碳纤维增强复合材料也不是完美无缺的。
碳纤维复合材料的力学性能研究
碳纤维复合材料的力学性能研究碳纤维复合材料作为一种新型材料，由于其具有优异的力学性能而受到广泛关注。
其力学性能主要由材料本身的组分和制备工艺所决定，因此对碳纤维复合材料的力学性能进行深入研究具有重要意义。
本文重点从材料的组分和制备工艺两方面探讨了碳纤维复合材料的力学性能研究。
一、碳纤维复合材料的组分对力学性能的影响碳纤维是一种高强度、高模量、低密度的纤维材料，其与树脂、金属等材料复合可以形成具有优异力学性能的复合材料。
因此，碳纤维是碳纤维复合材料中最为重要的组分之一。
1.碳纤维碳纤维的纤维结构具有高度的有序性和结晶性，因此其力学性能十分优异。
碳纤维的强度、模量、韧性等因其晶格结构、纤维取向及加工工艺等因素而发生变化。
纤维晶格结构的完整性、纤维的取向度、纤维的径向外表面结构的缺陷等因素都会影响其断裂机制和力学性能。
2.树脂基体碳纤维复合材料中树脂基体一般采用环氧树脂、聚酰亚胺等高强度树脂。
树脂基体的性能与其化学特性、韧性等性能有关。
韧性指材料在断裂前承受塑性变形的能力，其取决于树脂分子的交联程度、分子链的粘度、分子基团的取向等多方面因素。
二、制备工艺对碳纤维复合材料的力学性能的影响制备工艺对碳纤维复合材料的力学性能影响非常大，特别是在复合界面处的影响尤为显著。
1.预处理工艺预处理工艺是指在材料的成型之前对碳纤维进行的处理，包括氧化、清洁、增强等。
预处理工艺往往会改变纤维表面结构和化学性质，降低复合件中纤维与基体之间的界面黏附强度，从而影响碳纤维复合材料的力学性能。
2.复合工艺复合工艺是指制备碳纤维复合材料时的成型方式和条件，包括层压成型、自动化制造等。
该工艺对成型质量及复合材料界面合抱力度的影响极大。
因此，复合工艺的影响应被充分考虑。
3.表面处理工艺在新一代碳纤维复合材料中，表面处理工艺尤为重要。
表面处理工艺可以增强复合件表面的润湿性和附着力，提高复合材料的界面黏附能力，增强其抗拉、抗剪、抗压、硬度等性能。
大丝束碳纤维复合材料力学性能研究
由于复合材料在飞机结构上大多以多向层合 板的形式应用，因此，按 [45° /0° /-45° /90°/45° /0° /-45° /0° /45° /-45° ]s 铺 层 方 式 制 备 了 多 向
层 合 板 ， 测 试 了 其 主 要 的 力 学 性 能 ， 并 与 5222/ T300-3K 复 合 材 料 的 相 应 性 能 进 行 了 对 比 ， 其 结 果 见 表 3。
摘 要： 本文研究了大丝束碳纤维（48K）复合材料的常规力学性能及耐湿热性能，并与小丝束碳纤维（ T3003K）复合材料进行了对比，研究结果可为大丝束复合材料在航空器的次承力件或非承力件的应用提供技术基础。 关 键 词： 大丝束碳纤维（48K）；复合材料；力学性能
中图分类号： TQ327.3 文献标识码： A 文章编号： 1007-9815（2003）06-0008-04
10.7
110.5
4.51
197
10.8
92.3
5
13.14% 主泊松比
0.338 0.280
-3.1% 层间剪切强度
/MPa 109 100
(A-B)/B
2.18%
-0.93%
19.7%
-0.98%
20.7%
9%
注：A 栏数据是 2－3 批试验数据的平均值。
碳 纤 碳 布 芳 纶 芳 纶 布 混 杂 布 蜂 窝 芯 富 阳 特 纤 所 ０ ５ ７ １ － ６ ３ ３ ７ ３ ２ ３ ６
/MPa
/GPa
/MPa
/GPa
/MPa
/GPa
A
710
52.9
706
51.9
碳纤维复合材料的力学性能分析
碳纤维复合材料的力学性能分析碳纤维复合材料（CFRP）是一种高强度、高刚度、轻量化的材料，广泛应用于航空航天、汽车、体育器材、建筑等领域。
CFRP的力学性能是其能够取代传统材料的主要原因之一。
因此，了解CFRP的力学性能对于材料设计和工程应用具有重要意义。
本文将对CFRP的力学性能进行分析。
强度和刚度CFRP的强度和刚度是其最突出的特点之一。
CFRP的强度通常由其短纤维或连续纤维的拉伸强度决定。
CFRP的刚度则由其纤维的弹性模量决定。
与钢铁等传统材料相比，CFRP的强度和刚度要高得多，可以承受更高的载荷和应变。
然而，CFRP的强度和刚度并不是固定不变的。
它们受到许多因素的影响，包括纤维类型、纤维排列方式、树脂基质的亲合性等。
例如，使用高强度的碳纤维可以显著提高CFRP的强度和刚度。
采用不同的纤维排列方式可以达到不同的性能指标。
因此，在CFRP的制备过程中，必须根据具体应用场景进行材料设计和工艺优化，以实现最佳的性能表现。
疲劳性能疲劳性能是材料在交替载荷作用下的耐久性能，也是CFRP力学性能评价的重要指标之一。
CFRP在疲劳加载的过程中，往往会发生纤维疲劳断裂、界面开裂、树脂基质变形等现象，导致材料性能下降。
因此，疲劳性能的评估需要考虑材料的蠕变、断裂、疲劳裂纹扩展等方面的影响。
近年来，许多研究已经针对CFRP的疲劳性能进行了深入探究。
这些研究结果表明，通过优化材料设计和工艺参数，可以显著改善CFRP的疲劳强度和寿命。
例如，采用更好的纤维预处理和树脂固化技术可以减少裂纹的产生和扩展，从而使CFRP的疲劳寿命延长。
应力分布和损伤在CFRP的应用过程中，由于受到复杂的力学载荷作用，会产生应力集中和局部应变增大的现象，这可能会导致材料损坏和失效。
因此，了解CFRP的应力分布和损伤特征对于材料设计和应用具有重要意义。
CFRP的应力分布和损伤部位通常受到材料组分、表面处理、结构制备等因素的影响。
通过采用力学测试、光学显微镜、扫描电镜等手段，可以对CFRP的应力分布和损伤机制进行更为详细的分析。
碳纤维复合材料的力学性能研究
碳纤维复合材料的力学性能研究近几十年来，碳纤维复合材料在许多工业领域中得到了广泛的应用。
碳纤维复合材料具有轻质、高强度、高刚度和优异的耐腐蚀性能等优点，在航空航天、汽车制造、体育器材等领域都有着重要的应用。
为了更好地理解和利用碳纤维复合材料，研究其力学性能是非常关键的。
一、材料结构和性质碳纤维复合材料的核心组成部分是由碳纤维和树脂基体组成的。
碳纤维是由碳原子组成的连续纤维，具有高度的拉伸强度和模量。
树脂基体是一种高分子材料，能够粘合碳纤维并提供保护。
通过将碳纤维与树脂基体结合，形成了具有良好性能和刚度的复合材料。
二、拉伸性能研究拉伸试验是研究碳纤维复合材料力学性能的主要方法之一。
通过在拉伸机上对样品进行拉伸，可以获得材料的应变-应力曲线。
该曲线能够反映材料在拉伸过程中的力学行为。
根据应变-应力曲线的斜率，可以计算出材料的弹性模量和屈服强度等参数。
三、弯曲性能研究弯曲试验是评估碳纤维复合材料屈服和断裂性能的重要方法之一。
通过在弯曲机上施加一定的载荷，可以测量材料在弯曲过程中产生的应变和应力。
根据弯曲试验数据，可以计算出材料的弯曲模量和弯曲强度等参数。
弯曲性能的研究对于碳纤维复合材料在结构设计和应用中的应变和破坏行为的理解至关重要。
四、疲劳性能研究疲劳性能是指材料在受到交变载荷作用下，长期使用后的损伤行为。
对于碳纤维复合材料来说，疲劳性能的研究对于预测和评估材料在实际使用中的寿命非常重要。
疲劳试验可以通过施加周期性载荷，模拟出材料在实际使用中可能遇到的循环负载情况。
通过观察材料的疲劳寿命、裂纹扩展速率等参数，可以评估材料的疲劳性能，并为材料的设计和使用提供依据。
五、应用前景展望碳纤维复合材料的力学性能研究为其在航空航天、汽车制造、体育器材等领域的应用提供了重要的支撑。
然而，随着科技的不断进步，人们对于碳纤维复合材料的力学性能还有着许多研究空间。
例如，可以进一步研究材料的多轴应变和断裂行为，以及材料的高温和低温性能。
碳纤维复合材料的力学性能研究
碳纤维复合材料的力学性能研究引言碳纤维复合材料（CFRP）自问世以来，在航空、航天、汽车、体育器材等领域均有较广泛的应用。
其具有轻质、高强度、高刚度、高温耐性、腐蚀性能好等优点。
在对其力学性能的研究中，主要围绕着弯曲、剪切、拉伸、冲击等方面展开，本文旨在对其力学性能的研究进行综述。
一、弯曲性能弯曲强度、弯曲刚度、屈曲载荷、屈曲长度和剩余弯曲强度是衡量CFRP弯曲性能的重要指标。
其中弯曲强度和弯曲刚度是反映其抵御外力弯曲变形的能力的重要参数。
实验研究表明，CFRP的弯曲强度随着纤维体积分数的增加而增大，说明纤维体积分数对CFRP的弯曲强度具有重要影响。
在加工过程中，应掌握好合适的纤维取向角度，以获得最佳的弯曲性能。
二、剪切性能剪切强度、剪切模量和取向角度等参数是评价CFRP剪切性能的关键指标。
剪切强度是衡量材料抗剪切载荷能力的重要参数，其大小取决于材料的组成、钢纤维扭角以及纤维的排布方式等因素。
CFRP的剪切模量一般都接近于它的纵向模量，而且这两者之间的差异随着纤维取向角度的变化而减小。
因此，在工程应用的过程中，应根据具体情况来选择合适的剪切方向以获得最佳的剪切性能。
三、拉伸性能拉伸强度是衡量CFRP拉伸性能的最重要指标，它受到纤维体积分数、纤维强度、纤维取向角度等因素的影响。
CFRP的拉伸强度一般都较高，但其拉伸模量较低。
其原因在于，CFRP的拉伸模量主要受到纤维取向的影响。
当纤维取向与外力载荷方向垂直时，CFRP的拉伸模量最低，而当纤维取向与外力载荷方向平行时，CFRP的拉伸模量最高。
四、冲击性能冲击强度和弹性塑性减缓均是衡量CFRP冲击性能的重要指标，其反映了材料在受到冲击载荷时产生的损伤程度。
CFRP的冲击强度随纤维体积分数的增加而增大，而随纤维强度的增加而减小。
同时，CFRP的弹性塑性减缓与其矩阵的塑性变形有关。
在工程应用中，一般采用合适的树脂体系和纤维阻尼材料，以优化CFRP的冲击性能。
碳纤维增强复合材料力学性能分析
碳纤维增强复合材料力学性能分析随着科技的发展，碳纤维增强复合材料已经成为了一种具有很高应用价值的材料。
它具有轻质、高强度、高刚度、耐腐蚀等优点，在航空、汽车、船舶、建筑等领域得到了广泛应用。
本文将从力学性能的角度出发，对碳纤维增强复合材料的力学性能进行分析。
1. 弹性模量和刚度弹性模量和刚度是材料力学性能的重要指标之一，也是衡量碳纤维增强复合材料力学性能的重要指标。
碳纤维增强复合材料具有很高的弹性模量和刚度，这是由其几何结构的特殊性质决定的。
碳纤维增强复合材料具有层板结构，其中碳纤维纵向排列，树脂材料覆盖其中。
由于碳纤维具有很高的强度和刚度，所以整个材料具有很高的弹性模量和刚度。
此外，碳纤维增强复合材料的制造过程中可以调整不同层之间的布层方式和厚度，可以进一步调整其弹性模量和刚度。
2. 抗拉强度和疲劳性能抗拉强度和疲劳性能也是衡量材料力学性能的重要指标之一。
碳纤维增强复合材料在静态负载下具有很高的抗拉强度，主要是由于碳纤维具有很高的强度。
此外，碳纤维增强复合材料还具有良好的疲劳性能，这主要是由于树脂材料可以很好地分散和吸收碳纤维的应力。
需要注意的是，碳纤维增强复合材料在受到局部冲击或者剪切力时，容易发生开裂和破坏。
这是由于碳纤维增强复合材料的层板结构，导致材料在不同方向的强度和刚度差异很大。
因此，在设计碳纤维增强复合材料元件时，需要考虑到它在受到不同方向应力时的响应。
3. 热膨胀系数热膨胀系数是材料在温度变化过程中尺寸变化的指标，也是衡量材料力学性能的重要参数之一。
碳纤维增强复合材料具有很小的热膨胀系数，这是由其特殊的结构和低热导率决定的。
这使得碳纤维增强复合材料在高温环境下具有很好的稳定性，可以在高温环境下进行长时间的使用。
4. 可加工性可加工性是材料工程设计中需要考虑到的重要指标之一。
碳纤维增强复合材料的可加工性相对较差，主要是由于其结构的特殊性质所导致的。
在加工过程中，碳纤维易断，切削困难，而且材料的几何形状和尺寸难以控制。
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第２８卷第６期２００３年１２月高斟拉纤维与应用Ｈｊ妇ｈＦｉｂｅｒ＆ＡｐｐＪｉｃ州ｏｎＶ０１．２８．Ｎｏ．６Ｄｅｃ。
２００３大丝束碳纤维复合材料力学性能研究刘宝锋１，陈绍杰‘，李佩兰１（１．北京航空材料研究院，北京１０００９６；２．沈阳飞机设计研究所，辽宁沈阳ｌｌ００３５）摘要：本文研究了大丝柬碳纤维（４８Ｋ）复合材料的常规力学性能及耐湿热性能，并与小韭束碳纤维（髓００。
３Ｋ）复合材料进行了对比，研究结果可为太丝束复合材料在航空器的次承力件或非承力件的应用提供技术基础．关键词：大丝束碳纤维（４８Ｋ）：复合材料；力争】生能中图分类号：Ｔ０３”３文献标识码：Ａ文章编号：１００７－９８１５（２００３）０６删８．０４刖舌由于大丝束碳纤维（≥４８Ｋ）具有价格低、来源容易、性能与１２Ｋ碳纤维相当等优点，其复合材料在钓鱼竿、高尔夫球杆、建筑补强、天然气储罐、医疗器械等方面应用广泛”…，随着大丝束碳纤维价格的进一步降低，其应用领域将不断扩大。
目前，航空航天领域所用复合材料主要使用３Ｋ—１２Ｋ碳纤维，还未见有大丝束碳纤维在此领域应用的报道。
它能否在航空航天领域应用的关键决定于其复合材料的力学性能及其稳定性。
本文结合实际科研工作，利用自行研制的高温固化（１８０℃）树脂体系５２２２Ｂ和国外进口的４８Ｋ碳纤维制成预浸料，并对复合材料层合板力学性能进行了研究。
测试了大丝束复合材料单向板和多向板的拉伸、压缩、弯曲、剪切性能及湿热老化性能，并与小丝束碳纤维（Ｔ３００—３Ｋ）复合材料的相应性能进行了对比，将为大丝束碳纤维复合材料在航空航天领域的应用提供技术依据。
１实验部分１．１主要原材料５２２２Ｂ高温固化改性环氧树脂体系，浅黄色粘稠体，靠为２２２℃，北京航空材料研究院自行研制。
ＰＡＮＥｘ３３．４８Ｋ碳纤维，性能见表ｌ，美国ｚｏＬＴＥＫ公司制造。
１．２试验方法（１）预浸料树胎含量或面密度，按ＧＢ厂ｒ７１９２．１９８２进行。
（２）拉伸性能，按ＧＢ厂ｒ３３５４—１９８２进行。
（３）压缩性能，按ＧＢ／Ｔ３８５６－１９８３进行。
“）面内剪切强度、模量，按ＧＢ厂ｒ３３５５．１９８２进行。
（５）弯曲性能，按ＧＢ厂ｒ３３５６．１９８２进行。
（６）层问剪切强度，按ＪＣ厂ｒ７７３．１９８２（１９９６）进行。
１．３制备大丝束碳纤维预浸料先用１．２２ｍ热熔胶膜机制备３２０ｍｍ幅宽、外观均匀平整的５２２２Ｂ树脂胶膜，然后将胶膜再与４８Ｋ碳纤维在１．２２ｍ热熔预浸机上进行复合浸渍，通过调整预浸温度、压力、速度、纤维张力等工艺参数，制出幅宽３００ｍｍ的４８Ｋ碳纤维预浸料，其纤维面密度为（１３０±５）ｇ，秆，预浸料树脂质量分数。
为（３８±３）％，预浸料外观均匀、平整、无干纱。
１．４制备大丝束复合材料层压板将１６层的４８Ｋ碳纤维预浸料按Ｏ。
方向铺贴成单向板；将２０层４８Ｋ碳纤维预浸料按ｆ４５。
／Ｏ。
＾４５。
／９０。
／４５。
／０。
／－４５。
／０。
／４５。
／－４５。
ｌ。
铺贴成多向板后，分别在热压机上模压成型。
所制收稿日期：２００３－ｌｌ—１２；修定日期：２∞３－１２一０５作者简介：刘宝锋【１９６７一），男，高级工程师，主要从事复合材料树脂基体及预浸料研制开发工作．第６期刘宝锋，等：大丝束碳纤维复合材料力学性能研究．９．的层压板厚度分别为２ｍｍ±０．２ｍｍ和２．５ｍｍ±０．２ｍｍ，纤维体积分数妒为（６０±３）％。
层压板成型工艺：从室温升至１３０℃一１４０℃加压至合模，升温速率为２—３℃，ｍｉｎ，在１８０℃下恒温３ｈ，自然冷却至室温后，卸模。
２结果与讨论２．１树脂基体的研制为适应大丝束碳纤维的自身特点，并满足热熔胶膜预浸工艺的要求，必须选择一种粘度适中、性能优良的适于航空使用的高温固化树脂体系。
５２２２树脂体系及其碳纤维复合材料已成功应用于歼八机等飞机上，其瓦为２４０℃，复合材料的力学性能较高，缺点是工艺性较差，树脂流动性大，且树脂固化后的韧性差，这也限制了该树脂体系的进一步应用。
受经费和时间的限制，决定在５２２２树脂体系的基础上，用热塑性树脂对其进行改性，增加体系的粘度，适当降低其流动性，可以用热熔工艺制各胶膜。
但树脂体系的粘度又不能太大，否则将不利于大丝束碳纤维的浸润和展开。
经过反复多次的配方筛选和预浸工艺性的优化，最终确定了经改性的树脂体系配方，并命名为５２２２Ｂ。
５２２２Ｂ树脂体系为浅黄色粘稠体，最小粘度为１．１５Ｐａ·ｓ（１６５一１７０℃），死为２２２℃（ＤＭＡ法）。
２．２大丝束碳纤维复合材料单向板力学性能研究复合材料单向板的力学性能是由纤维、树脂基体以及纤维一树脂界面性能等因素决定的，它是飞机结构设计的重要工程参数，也是评价材料性能优劣的常用参数。
因此，为评价大丝束碳纤维复合材料，首先考查了４８Ｋ碳纤维复合材料的力学性能，分别测试了其纵横向拉伸性能、纵横向压缩性能、主泊松比、面内剪切性能、层间剪切强度等，并与目前已应用于飞机结构件的５２２２／Ｔ３００．３Ｋ复合材料进行了对比，结果见表２。
由表２可以看出，４８Ｋ碳纤维复合材料单向板的纵横向拉伸强度、纵横向压缩强度、面内剪切强度、层间剪切强度、主泊松比等都不低于Ｔ３００—３Ｋ碳纤维复合材料的相应性能，这说明５２２２Ｂ树腊基体对４８Ｋ碳纤维的浸润性较强，界面粘结性良好，表现为面内剪切强度和层剪强度较高。
但从表２还可以看出，在纵横向拉伸模量、纵横向压缩模量、面内剪切模量方面，４８Ｋ碳纤维复合材料与Ｔ３００—３Ｋ碳纤维复合材料相比袁ｌＰＡＮＥｘ３３。
４８Ｋ碳纤维性能表２５２２２Ｂ，４８Ｋｆ∞和５２２２厂ｒ３００．３Ｋｍｌ复合材料单向板常温下力学性能对比女“纵向拉伸强度纵向拉伸模量横向拉伸强度横向拉伸模量纵向压缩强度纵向压缩模量犬笮，ＭＰａ，ＧＰａ，ＭＰａ／ＧＰａ，ＭＰａ，ＧＰａ注：Ａ栏数据是２—３批试验数据的平均值．．Ｊ０．高科盛纤维局应月》第２８卷均有所降低，由表ｌ可知，４８Ｋ碳纤维和Ｔ３００－３Ｋ碳纤维的模量相当，都在２３０ＧＰａ左右，也就是说，纤维的影响较小；另外，其横向拉伸模量下降达９．５％，这也正说明了模量的下降主要与树脂基体有关。
如前所述。
５２２２Ｂ树脂在５２２２树脂的基础上为适应４８Ｋ碳纤维浸润性要求进行了增韧改性，添加了一种热塑性增韧剂，提高其粘度，使其适于热熔胶膜法制备预浸料。
由于热塑性增韧剂的模量较低，影响了整个树脂体系的模量，从而导致复合材料的模量降低。
但模量的下降均在１０％以内，故可以用在对模量要求不高的飞机非承力件或次承力件上。
２．３大丝束碳纤维复合材料多向层合板力学性能研究由于复合材料在飞机结构上大多以多向层合板的形式应用，因此，按１４５。
，０。
／＿４５。
／９０。
／４５。
，ｏ。
，一４５。
，０。
，４５。
，－４５。
ｌ，铺层方式制各了多向层合板，测试了其主要的力学性能，并与５２２２／Ｔ３００—３Ｋ复合材料的相应性能进行了对比，其结果见表３。
由表３可见，与５２２２／Ｔ３００复合材料多向板力学性能相比，仍然是在拉伸强度、压缩强度等方面，５２２２Ｂ／４８Ｋ复合材料要高于５２２２／Ｔ３００．３Ｋ；而在压缩模量、面内剪切模量方面，则前者低于后者，情况与单向板力学性能一致，说明模量的下降也与树脂基体的增韧改性有关，但由于模量下降都在１０％以内，故它可以用在对模量要求不高的飞机非承力件或次承力件上。
３大丝束碳纤维复合材料湿热性能研究为了考查５２２２Ｂ／４８Ｋ复合材料的耐湿热性能，将其进行湿热（７０℃，相对湿度≥９ｓ％）表３５２２２Ｂ，４８Ｋ（∞和５２２２，ｒ３００．３ＫｆＢ、复合材料多向板常温力学性能对比注：Ａ栏为２—３批试验数据的平均值．表４５２２２Ｂ“８Ｋ和５２２２／Ｔ３００一３Ｋ碳纤维复合材料的耐湿热性能※湿热试验条件为６５℃，相对湿度９５±５％，试验时间为ｌ０００ｂ★该数据是在１２５℃下测试的．第６期刘宝锋，等：大丝束碳纤维复合材料力学性能研究一ｌｌｌ０００ｈ处理后，测试其吸湿率及其在室温和１３０℃下的弯曲性能和层间剪切性能，并与５２２２／Ｔ３００－３Ｋ复合材料的湿热性能”１进行了对比，结果见表４。
由表４的试验结果可以看出，５２２２Ｂ／４８Ｋ大丝束碳纤维复合材料经湿热处理后的性能保持率与５２２２厂ｒ３００－３Ｋ相当，并且前者的吸湿率低于后者，说明其耐湿热性能优良。
５结论利用热熔胶膜预浸工艺可以制各出合格的５２２２Ｂ，４８Ｋ大丝束碳纤维预浸料，其复合材料单向板和多向板的常规力学性能除模量略有下降外，其他性能与５２２２厂ｒ３００－３Ｋ复合材料相当。
另外，其耐高温、耐湿热性能优良，有望在航空航天领域的次承力件或非承力件上通过试用后得到正式应用。
参考文献Ｉｌｌ赵稼祥．大丝束碳纤维及其应用ＩＪｌ，纤维复合材料，１９９９，（４）：５２—５５．１２Ｊ张肛空．聚丙烯腈基碳纤雏的新进展ＪＪＪ．高科技纤维与应用，２００ｌ，２６（５）：１２—１６．１３ｌ罗益锥新世纪世界碳纤雏透视ＩＪＪ．高科技纤维与应用，２０００，２５（１）：ｌ一７．１４Ｊｈｒ翟ｅｔｏｗｃ丑ｒｂ仰ｍ蜷ｒｂ蛐ｅ五ｔｓｓｐｏｒｔｊｏｇｇｏｏｄｓ｜ＪＪ．Ｒｅｉｎｆｏｒｃｅｄｐｌａｓ６ｃｓ，１９９９，（３）：３８—４１．【５ｌ陈绍杰，等．复合材料设计手册【Ｍ１．北京：航空工业出版社．１９９０．１６Ｊ颜鸣桌，等．中国航空材料手册ＩＭＪ．北京：中国标准出版社，２００２．８２—８３．Ｓｔｌｌｄｙｏｆｔｈｅｍｅｃｈａｎｉｃａｌｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓｆ．ｏｒｌａｒｇｅ—ｔｏｗｃａｒｂＯｎｆｉｂｅｒｃｏｍｐｏｓｉｔｅＬＩＵＢａｏ－ｆｅｎｇ‘；ｃＨＥＮＳｈａｏ＿ｊｉｅ。
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