基于X射线原位拉伸的三维针刺预制体增强纳米孔酚醛复合材料的微观损伤演化

摘要：

纤维布/网胎交替叠层针刺是一种低成本、易成型的立体织物制造技术,但是针刺的随机性会给材料的损伤演化、力学分析和性能预测带来极大的挑战.本文以纤维布/网胎交替叠层针刺增强的纳米孔树脂基防隔热复合材料为例,采用原位拉伸X射线Micro-CT技术,揭示了复合材料在轴向拉伸载荷下的损伤演化过程.并采用纤维中心线自动跟踪算法对采集的三维图形数据化处理,量化分析了纤维在拉伸过程中的角度偏转.最后基于Micro-CT重构的三维结构,建立了高精度的有限元分析模型,并进行了轴向拉伸行为分析.结果表明:复合材料中的损伤始于材料的最外层,其中网胎层中的微裂纹主要产生于针刺位点处的局部富树脂区域,而纤维布层中的微裂纹主要源于纤维束中紧密排布的纤维之间;纤维布可以通过阻隔裂纹向材料内部继续扩展的方式,提升材料的韧性;在轴向拉伸载荷下,材料中的纤维会一致地向外部发生偏转,表现出负泊松比的性质,避免了断口处的"颈缩"现象;有限元分析与实验结果吻合良好.本文的研究方法和结果可为三维复杂结构材料的微观断裂分析、性能预测与结构优化提供参考.

关键词：原位Micro-CT技术、损伤演化、针刺纤维预制体、有限元分析、纳米孔树脂

所属期刊栏目：40

分类号：TB332(工程材料学)

在线出版日期：2023-09-08（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共11页

页码：4460-4470