IV某碳纖維復合材料彎曲性能測試及分析案例概述目錄TOC\o"1-3"\h\u5639某碳纖維復合材料彎曲性能測試及分析案例概述 128871.1彎曲試樣制備 1279661.2彎曲性能相關(guān)標準與表征 230441.3應力-應變曲線及拉伸強度 313421.4斷裂形態(tài)相貌分析 51.1彎曲試樣制備本課題在制備彎曲試樣時按照GB/T1449-2005標準進行測試，彎曲試樣的尺寸規(guī)格如下所示：圖4-11彎曲試樣圖（左主視，右側(cè)視）圖4-12彎曲試樣模擬圖表4-3彎曲試樣制備尺寸符號名稱尺寸（mm）L試樣長度50±0.1L1測試跨距19.2b試樣寬度13±0.1h試樣厚度1.2±0.1表4-4彎曲試樣測試尺寸規(guī)格試樣測試方向平均寬度（mm）平均厚度（mm）測試跨距（mm）未改性復合材料0°12.71.219.290°12.71.219.2改性復合材料0°12.71.219.290°12.71.219.2制作試樣的過程如下：首先將固化完成的試樣從模具上拆卸下來，做好標記，以防混淆。用記號筆畫出需要裁剪試樣的尺寸大小，標記好試樣裁剪方向。用切割機進行裁剪試樣操作，再將裁剪好的試樣貼好標簽，標注清楚試樣名稱、方向、次序等項目。共裁剪5個試樣，試樣尺寸為50mm（L）×1.2mm（W）。1.2彎曲性能相關(guān)標準與表征根據(jù)《GB/T1449-2005纖維增強塑料彎曲性能試驗方法》進行試驗，主要進行沿試樣0°、90°方向的彎曲性能。做彎曲實驗的主要目的是為了檢測試樣在三點彎曲實驗中的力學性能，在彎曲過程中，彎曲速度規(guī)定2mm/min，進行準靜態(tài)彎曲實驗。彎曲試驗中，一些彎曲性能指標使得彎曲性能書面化，可視化，其主要有：（1）彈性模量，單向應力狀態(tài)下應力除以該方向的應變。材料在彈性變形階段，其應力和應變成正比例關(guān)系（即符合胡克定律），其比例系數(shù)稱為彈性模量。（2）彎曲載荷，指零件或構(gòu)件工作時所承受的外力。（3）彎曲應力，在所考察的截面某一點單位面積上的內(nèi)力稱為應力。同截面垂直的稱為正應力或法向應力，同截面相切的稱為剪應力或切應力。（4）彎曲應變，指在外力和非均勻溫度場等因素作用下物體局部的相對變形。公式如下：彈性模量計算公式：E_t=?P/(b????ε)式中：Et—彈性模量（GPa）；△P—應力-應變曲線初始直線段的載荷增量（N）；b—試樣的寬度（mm）；h—試樣的厚度（mm）；△ε—對應應力△P的應變的增量（mm）。拉伸強度Fut與拉伸應力σi計算公式：（4-2）（4-3）式中，F(xiàn)ut——極限拉伸強度，MPa；Pmax——破壞前最大載荷，N；σi——第i個數(shù)據(jù)點拉伸應力，MPa；Pi——第i個數(shù)據(jù)點載荷，N；A——試樣平均截面面積，mm2。1.3應力-應變曲線及拉伸強度在進行完彎曲試樣測試后，由實驗所得的原始數(shù)據(jù)用origin2019b繪圖軟件做出應力-應變曲線，得到如下所得應力應變曲線圖：圖4-13彎曲0°方向加納米（左）與不加納米（右）圖4-14彎曲90°方向加納米（左）與不加納米（右）由上面的四個應力-應變曲線去可以看出，在加入納米粒子與不加納米粒子的圖片相對比，可得加入納米粘土前后曲線走向大致相同，在彎曲應力應變曲線四個階段中，各個階段的圖像均明顯體現(xiàn)出來，甚至在各階段彎曲應力經(jīng)歷了多次的上升下降。彎曲應力在加入納米粘土后普遍高于不加納米粘土，而且其應變也在加入納米粘土后得到增強。開始載荷時，都是先由環(huán)氧樹脂承受彎曲應力，伴隨著環(huán)氧樹脂的強度降低，環(huán)氧樹脂發(fā)生變形，緊接著與纖維剝離，繼而纖維開始承擔所承受的主要載荷；由于碳纖維的強力也較高，此時承受的載荷也會繼續(xù)大幅度上升；當載荷達到一定程度后，纖維斷裂就會開始，隨著纖維斷裂數(shù)增加，斷裂面逐漸出現(xiàn)，樹脂、纖維與樹脂、纖維都得到不同程度的剝離、抽拔等不同形式的斷裂。從整體對比分析可得，加入納米粘土后，碳纖維復合材料力學性能會得到不同程度的提升。加入納米粘土后，試樣的彎曲性能要提高的程度大。1.4斷裂形態(tài)相貌分析圖4-15彎曲試樣斷裂形貌從圖中可以看出，不同鋪層碳纖維作為增強體，它的彎曲形態(tài)也會不同，在各種彎曲形態(tài)中，大體相同的就是彎曲外表面都有少許纖維斷裂痕跡，主要原因在于纖維與環(huán)氧樹脂的界面結(jié)合力遭到破壞，或者上載荷施加點與復合材料接觸面會出現(xiàn)一條整個受力面的白色條狀線；內(nèi)表面都有纖維受力處脫離出來，形成肉眼可見的空腔，主要原因在于碳纖維增強體的抽拔