Page 17 - 理化检验-物理分册2023年第七期

DOI : 10.11973 / lh jy -wl202307001

碳纤维与芳纶纤维增强环氧树脂复合材料的动态

力学性能

蔡玄龙 , 倪 妮 , 张兆峰 1

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( 1. 上海材料研究所有限公司 上海市工程材料应用评价重点实验室, 上海 200437 ;

2. 上海航天控制技术研究所, 上海 201108 )
摘 要: 分别使用高速拉伸试验机和霍普金森拉杆装置对碳纤维、 芳纶纤维增强环氧树脂平纹
复合材料的动态力学性能进行测试。结果表明: 在拉伸过程中, 碳纤维和芳纶纤维呈脆性断裂特
征, 两种材料的弹性模量几乎不受应变率的影响, 抗拉强度随着应变率的增加而升高, 且与应变率
的对数呈线性关系。

关键词: 碳纤维; 芳纶纤维; 动态力学测试; 应变率; 抗拉强度

中图分类号: TB33 ; V258 文献标志码: A 文章编号: 1001-4012 ( 2023 ) 07-0001-04

D y namicmechanical p ro p ertiesofcarbonfiberandaramidfiberreinforced

e p ox y resincom p osites

1
2
,
CAIXuanlon g NINi , ZHANGZhaofen g 1

( 1.Shan g haiKe yLaborator y ofEn g ineerin gMaterialsA pp licationandEvaluation , Shan g haiResearchInstituteof

MaterialsCo. , Ltd. , Shan g hai200437 , China ;

2.Shan g haiAeros p aceControlTechnolo gy Institute , Shan g hai201108 , China )

Abstract : Thed y namicmechanical p ro p ertiesofcarbonfiberandaramidfiberreinforcede p ox yresinp lain

weavecom p osites weretested usin g hi g h s p eedtensiletestin g machinesand Ho p kinson p ullrod devices ,

res p ectivel y .Theresultsshowthatdurin gthestretchin gp rocess , carbonfiberandaramidfiberexhibitedbrittle

fracturecharacteristic , theelasticmodulusofboth materialswasalmostunaffectedb ystrainrate.Thetensile

stren g thincreasedwiththeincreaseofstrainrateandwaslinearl y relatedtothelo g arithmofstrainrate.

Ke y words : carbonfiber ; aramidfiber ; d y namicmechanicaltestin g ; strainrate ; tensilestren g th
高性能纤维增强复合材料( FRP ) 具有优异的 态力学性能进行了研究。孙宝忠等 [ 9 ] 采用反射式间
力学性能, 在各个行业获得了广泛的应用 [ 1-4 ] 。在 接拉伸霍普金森杆对碳纤维在高应变率下的动态力
特殊环境下服役时, FRP 会受到环境的影响和动 学性能进行了研究, 发现碳纤维是一种应变率效应
态冲击载荷的作用 [ 5-8 ] 。对 FRP 的动态力学性能 不明显的材料, 但应变率会对材料的破坏形式产生
进行研 究, 有 利 于 提 高 其 在 抗 冲 击 结 构 中 的 使 影响。 OCHOLA 等 [ 10 ] 研 究 了 在 应 变 率 分 别 为

用率。 -3 -1 -1 时, 二维正交碳纤维增强树脂
10 s 和450s
根据材料中纤维的种类, 目前常用的 FRP 有3 材料的动态力学性能。 SHIM 等 [ 11 ] 对芳纶纤维织
种, 分别为玻璃纤维增强复合材料( GFRP )、 碳纤维 物材料进行了动态拉伸试验, 使用分离式霍普金森
增强复合材料( CFRP ) 和芳纶纤维增强复合材料
杆获得了应变率为 280~550s -1 时材料的弹性模
( AFRP )。目前, 一些学者对 CFRP 和 AFRP 的动
量和抗拉强度, 发现纤维具有明显的应变率效应。

朱德举等 [ 12 ] 对 Kevlar49芳纶纤维布增强环氧树脂
收稿日期: 2022-10-12
作者简介: 蔡玄龙( 1991- ), 男, 工程师, 主要从事复合材料结构 在中等应变率和不同温度下的力学性能进行了研
究, 发现在一定应变率范围内, 材料的弹性模量和抗
设计工作, caixuanlon g 1991@163.com
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