Page 34 - 理化检验-物理分册2021年第九期

蔡玄龙, 等: 玻璃纤维增强环氧树脂复合材料的弯曲性能及破坏特征

在进行产品结构设计时, 承力部位应选用0° 纤维或
0° / 90° 纤维交替铺层的方式。
表1 不同铺层角度试样的弯曲强度

Tab 1 Bendin g stren g thofs p ecimenswithdifferent p l y an g les
预浸料 平均弯曲
序号 厚度 / mm 铺层方式 失效模式
种类 强度 / MPa

1 G2 2 [ 0 ] 3787.0 压溃破坏
15
2 G2 2 [ 90 ] 341.2 压溃破坏
15
3 G2 2 [ 45 ] 457.4 压溃破坏
15

4 G2 2 [ 0 / 90 ][ 0 ] 3768.1 压溃破坏
7
[ 45-45 ][ 45 ] 1277.2 层间剪切破坏

5 G2 2 7

注 [ 12 ] :( 1 ) 铺层方式中每一铺层的方向用纤维方向与坐标轴x 之间
的夹角表示, 各铺层之间用“/” 分开, 全部铺层用“[]” 括上;( 2 ) 铺层
由下向上或由贴膜面向外的顺序表示;( 3 ) 子层合板重复数用数字下

标标出;( 4 ) 表中 [ 0 ] 表示连续 15 层 0° 纤维方向的铺层方式;
15
图4 弯曲试样压溃破坏的断口形貌及载荷 - 挠度曲线
[ 0 / 90 ][ 0 ] 表示0° , 90° 纤维交替铺层, 最上层为0° 纤维。
7

Fi g 4 Fracture mor p holo gy and load-deflection curve of

interlaminar shear failure of bendin g s p ecimen 2.4 铺层方式对环氧玻璃钢弯曲性能的影响

a macromor p holo gyoffracture b load-deflection 在其他影响因素不变的情况下, 可以发现试样

curve c mor p holo gy offractureatlowma g nification 铺层方式不同, 弯曲强度也不同, 不同铺层方式下试

d mor p holo gy offractureathi g hma g nification
样的弯曲强度如表2所示, 可以发现0° 方向预浸料
置于最外侧的试样( 序号3 ), 其弯曲强度高于90° 置
于最外侧试样( 序号 2 ) 的; 均匀铺层试样的弯曲强
度高于非均匀铺层试样的。在产品结构设计中, 需
根据使用位置的强度需求, 选择合适的铺层方式。
表2 不同铺层方式试样的弯曲强度

Tab 2 Bendin g stren g thofs p ecimenswithdifferent p l ymodes
预浸料 平均弯曲
序号 厚度 / mm 铺层方式 失效模式
种类 强度 / MPa

1 G2 2 [ 0 / 90 ][ 0 ] 3768.1 压溃破坏
7

/ /
/
2 G2 2 [ 90 / 0 2 90 2 0 2 90 ] s 3255.3 压溃破坏
图5 弯曲试样层间剪切破坏的断口形貌及载荷 - 挠度曲线 3 G2 2 [ 0 2 90 2 0 2 90 / 90 ] s 3823.4 压溃破坏

/
/ /

Fi g 5 Fracturemor p holo gy andload-deflectioncurveofcrushin g
/ /
4 G2 2 [ 90 / 0 4 90 2 90 ] s 2514.9 压溃破坏

failureofbendin gs p ecimen a macro mor p holo gyof
注 [ 12 ]
:( 1 ) 对称铺层只写出一半, 括号外边加下标“ S ” 表示对称;( 2 )
fracture b load-deflection curve c mor p holo gy of
/
/ /
对称中面的铺层上加顶标“—” 表示;( 3 ) 表中[ 90 / 0 2 90 2 0 2 90 ] s
fractureatlowma g nification d mor p holo gy offractureat
铺层为[ 90 / 0 / 0 / 90 / 90 / 0 / 0 / 90 / 0 / 0 / 90 / 90 / 0 / 0 / 90 ]。
hi g hma g nification
表1所示, 可以发现单向纤维铺层中, ±45° 铺层试 2.5 预浸料种类对环氧玻璃钢弯曲性能的影响
样的破坏形式为层间剪切破坏, 其余铺层方式的破 对3种不同型号同一铺层方式的预浸料进行弯

坏均为压溃破坏; 0° 纤维试样弯曲强度为 45° 纤维 曲试验, 结果如表3所示。由表3可见, 由于两种单
试样的8.3倍, 为90° 纤维试样的 11 倍。由于在玻 向纤维预浸料的内部纤维种类和树脂含量相同, 且
璃钢试样的弯曲过程中0° 纤维主要起承力作用, 所 压制过程中采用相同的生产工艺, 因此两种单向纤
以0° 纤维制成的试样弯曲强度较高, 而 90° 纤维制 维预浸料的弯曲强度基本接近; 单向纤维预浸料试
成的试样在弯曲过程中仅有树脂承受载荷, 弯曲强 样的弯曲强度高于平纹玻璃纤维织布试样 6.6% 。
度较低。对于交叉铺层的试样, 0° / 90° 纤维交替铺 3种预浸料的弯曲强度差异不大, 在产品结构设计
层试样的弯曲强度同样优于±45° 纤维铺层试样的。 时, 可以根据工艺需求, 选择预浸料的种类。
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