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    Compos. Part A Appl. Sci. Manuf.:納米纖維改性的碳/環氧樹脂層壓板的斷裂和疲勞行為

    2020-07-01   易絲幫

    DOI:10.1016/j.compositesa.2020.106015

    本工作研究了靜電紡尼龍66納米纖維改性碳/環氧復合材料層壓板的斷裂和疲勞響應。為此,在I型準靜態和疲勞載荷條件下,測定了納米纖維膜制備的AS4/8552復合層壓板的性能。根據測試結果,準靜態條件下的斷裂韌性提高了約133%。另一方面,繪制的疲勞曲線表明,改性樣品的裂紋擴展速率顯著降低,閾值能量釋放速率提高了約128%。最后,利用掃描電子顯微鏡(SEM)對其損傷機理進行了研究。

     

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    圖1.靜電紡絲步驟示意圖。


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    圖2.A)納米纖維的SEM圖像,B)纖維直徑分布。


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    圖3.制備步驟和負載條件:A)預浸料的層壓,B)在高壓釜中固化,C)用研磨機切割,D)I型載荷示意圖。


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    圖4.I型測試設置。


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    圖5.在準靜態I型載荷下參照和改性樣本的載荷-位移曲線。


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    圖6.裂紋長度和柔度立方根之間的線性關系。


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    圖7.V2和N2樣品的抗分層性曲線。


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    圖8.A)在循環過程中降低最大負載。B)增加每個循環的裂紋長度,并通過視覺方法驗證柔度法。


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    圖9.降低A)裂紋擴展速率和B)最大能量釋放速率與循環次數的關系。


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    圖10.所有參照樣品和納米改性樣品的疲勞裂紋擴展速率與ΔG的關系。


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    圖11.測定參照樣品和改性樣品的閾值能量釋放速率(GIth)。


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    圖12.在每個循環中計算勢能的方法。


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    圖13.A)G*與抗疲勞性之間的關系,B)參照和改性樣品的da/dN-dU/dN圖。


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    圖14.在準靜態測試下參照樣品的斷裂表面,A)靠近初始裂紋尖端的樹脂富集區域,B)遠離初始裂紋尖端出現了纖維橋接現象,C)在參照層壓板的基體開裂過程中產生刮痕。


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    圖15.準靜態測試下納米纖維改性樣品的斷裂表面。


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    圖16.在疲勞載荷下的斷裂表面的SEM顯微照片,(A)和(B)為參照樣品,(C)和(D)為納米改性樣品。


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    圖17.距初始裂紋尖端不同距離的參照試樣的斷裂面。


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