Page 18 - 理化检验-物理分册2023年第七期

蔡玄龙, 等: 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

拉强度呈先增大后减小的趋势, 且温度对材料力学 布, 单位面积质量均为 200g m 。将其放入定制
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性能的影响较小。 的钢模具中, 一次成型的尺寸( 长度 × 宽度 × 厚
为研究 CFRP和 AFRP的动态力学性能, 笔者 度, 下同) 为150mm×100mm×0.4mm , 然后采

分别使用高速拉伸试验机和霍普金森拉杆对不同应 用机械 加 工 的 方 式 制 备 试 样。用 于 应 变 率 为

变率下的 CFRP和 AFRP进行动态拉伸试验, 研究 500s 测试 的 试 样 尺 寸 为 70 mm×10 mm×
-1

结果可为提高 CFRP 和 AFRP 在特种结构中的使 0.4mm , 标距长度为10mm ( 见图1 ); 用于应变率

用率提供理论基础。 为1000s -1 和 1500s -1 测 试 的 试 样 尺 寸 为

120mm×5mm×0.4mm , 标距长度为20mm ( 见

1 试验材料与方法
图2 )。为防止试样在拉伸过程中出现夹持段断裂
1.1 试验材料 的情况, 在 试 样 夹 持 段 的 两 侧 分 别 黏 贴 厚 度 为
制样时使用单层的 CFRP和 AFRP 平纹预浸 1mm 的加强片。

图1 用于应变率为500s -1 测试的试样外观

图2 用于应变率为1000s -1 和1500s -1 测试的试样外观
1.2 试验方法

使用高速拉伸试验机进行应变率为500s 的
-1
动态拉伸试验, 试样的标距为10mm ( 见图3 )。当

夹头的加载速率为5m / s时, 作用在拉伸试样的初

始应变率为500s 。采用试验机内的位移传感器
-1
和非接触式全场应变测量( DIC ) 系统对试验过程中
的数据进行采集。

-1 和
使用霍普金森拉杆进行应变率为1000s 图3 高速拉伸试验机拉伸试验现场

-1
1500s 的动态拉伸试验, 试样的标距为 20mm

( 见图4 )。当夹具的加载速率为20m / s和30m / s

-1 和
时, 作用在拉伸试样的初始应变率为 1000s

1500s 。采集入射杆和透射杆上的应变数据以
-1
及 DIC系统在试验过程中的数据。 图4 霍普金森拉杆拉伸试验现场
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