復合材料石墨纖維層壓結(jié)構(gòu)斷口金相分析顯微鏡

降低復合材料損壞影響程度的最容易的方法或許是在暴露表面上施
加上一層沖擊吸收材料。因此，要對碳／石墨纖維層壓結(jié)構(gòu)采取措施，
即在結(jié)構(gòu)的外表面附加上玻纖或芳綸纖維層，以防止沖擊和其他環(huán)境所
造成的損傷。通過降低眾多環(huán)境損傷“最低”值，可增大層壓結(jié)構(gòu)許可
規(guī)范的作用。玻纖層的另一個優(yōu)點是當在碳／石墨纖維復合材料外表面
附加上這一玻纖表層后，受到外部沖擊不會發(fā)生損傷。其他方法如下：

(1)采用應變更高的纖維和韌性更好的基體。這是美國空軍為新型
高性能飛機用碳／石墨纖維層壓結(jié)構(gòu)的斷裂韌性和沖擊性能的提高而采
用的一種方法。研究工作主要集中到高應變碳／石墨纖維和具有優(yōu)異韌
性的先進熱塑性基體的開發(fā)上。

(2)改進鋪設程序。改進層壓結(jié)構(gòu)層的鋪設程序，以降低層間應力
或損傷開口度。已研制出的鋪設程序之一是(30／—302130／90)，L這
種鋪設方法要在層壓結(jié)構(gòu)的中平面鋪放90°纖維層；從縱向抗拉強度和
模量上看，這樣處理要比其他處理方法更好定位。然而，對下列潛在性
問題需加以考慮：

1)纖維層厚度。由于斷裂現(xiàn)象主要發(fā)生在90°纖維層，所以，應減
少90°纖維層的厚度，不要讓他們粘附在一起。有可能的話，將其從層
壓結(jié)構(gòu)中平面處移走。

2)針織。已充分證明貫穿層壓結(jié)構(gòu)厚度中的針織法可將壓層結(jié)構(gòu)纖
維層連接在一起，可明顯降低制品橫向拉伸斷裂的傾向。

3)編織。層壓結(jié)構(gòu)經(jīng)編織技術(shù)處理后，可消除弱纖維層界面。但也
有某些不足，如其制造工藝復雜，缺乏改進其他性能的功能。

4)邊緣加蓋增強材料。在層壓結(jié)構(gòu)的切割邊緣，采用芳綸纖維層或
玻纖層可起到降低層間正常應力，提高靜態(tài)強度和疲勞強度的作用。

5)帶缺口邊緣。某些研究人員發(fā)現(xiàn)沿薄層壓結(jié)構(gòu)邊緣帶有窄切口會
破壞邊緣載荷的軌跡，往往會造成應力集中。

6)關(guān)鍵纖維層的封端。在中平面帶有90°纖維層的層壓結(jié)構(gòu)受拉伸
力作用時，會在纖維層間或纖維層內(nèi)的界面上產(chǎn)生層間應力極值。這是
因為泊松比與周圍的纖維層差別較大的緣故。解決的方法之一是將90°
纖維封端，與懸空角分開。

7)分離開關(guān)鍵纖維層。如果材料在中平面匹配不好(如90~纖維層失
配合)，會引起分層，但如果切出這一分離纖維層，就不再發(fā)生分層。

8)混雜技術(shù)。采用像玻纖那樣的軟質(zhì)材料取代如。纖維層效果良好
。但不得選用芳綸纖維，因為芳綸纖維的抗剪強度太差。

9)膠粘劑層插入。膠層可軟化層壓結(jié)構(gòu)中心，增大其耐沖擊性能，
但反過來會顯著地降低彎曲剛度。

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