低密度纤维增强纳米孔树脂基复合材料的断裂机制
Acta Materiae Compositae Sinica（2023）
摘要
纤维增强纳米孔树脂基复合材料(IPC)是一类轻质高效防隔热一体化耐烧蚀材料,具有典型的非均质结构特征.在外加载荷下,内部的纳米孔隙将会衍生出微裂纹.裂纹的萌生、聚合和扩展对复合材料的强度、刚度、变形性等力学性能有着重要的影响.本文分别以石英纤维针刺网胎(NQF)、石英纤维针刺网胎/纤维布(NQCF)为增强体,制备得到不同纤维结构增强的纳米孔酚醛树脂(NPR)基复合材料(NQF/NPR、NQCF/NPR),对比研究了材料拉伸强度、拉伸模量、断裂伸长率及拉伸疲劳性能,并采用CT原位拉伸装置表征了拉伸过程中复合材料的微观结构演变.结果表明:纤维布的引入极大提高了复合材料的力学性能,并且微裂纹首先在针刺区域边缘的树脂基体中出现.在裂纹扩展过程中,纤维结构对树脂基体的损伤起到了不同程度的阻碍作用.最后结合有限元法建立了NPR及纤维布的有限元模型,分析了不同尺度下材料的断裂机制.
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关键词
low-density fiber,nanoporous resin composites,mechanical properties,fracture mechanism,micro-computed tomography （Micro-CT）
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