Ensayo de resistencia al impacto de materiales compuestos.
1. Método de prueba para impacto a baja velocidad
Para simular el comportamiento de impacto de los materiales en condiciones reales, los investigadores han propuesto una gran cantidad de métodos experimentales.De acuerdo con la situación real del impacto, el impacto generalmente se divide en impacto de alta velocidad e impacto de baja velocidad.
El impacto de alta velocidad también se llama impacto balístico.Debido a que el impacto de alta velocidad ha recibido una atención significativa en los campos aeroespacial y militar, las personas han realizado muchas investigaciones experimentales sobre el impacto de alta velocidad.El impacto de alta velocidad generalmente usa un proyectil de masa pequeña para golpear el material a una velocidad más alta, y principalmente usa pistolas de aire para lanzar proyectiles para estudiar el comportamiento de impacto de alta velocidad de los materiales compuestos, como se muestra en la figura:
La prueba de impacto a baja velocidad generalmente simula el impacto de un objeto de gran masa en la superficie del material a una velocidad más baja, como la caída accidental de una herramienta durante la reparación, y un dispositivo de prueba de caída de peso se usa generalmente para experimentos. simulación.
Figura 2 Dispositivo de prueba de martillo de caída
Los resultados de la investigación muestran que la forma, la calidad y la velocidad del proyectil tendrán un impacto significativo en el mecanismo de falla de los materiales compuestos.Por ejemplo, los investigadores han realizado muchas investigaciones sobre la relación entre la forma de la cabeza del martillo y el comportamiento de impacto de los materiales compuestos.En términos generales, cuanto más afilada se usa la cabeza del martillo, más localizado es el rango de daño por impacto del material, y el principal modo de falla cambia de delaminación a falla y daño de la matriz.La fibra se rompe.
2. La influencia de los factores ambientales en el rendimiento de impacto a baja velocidad
Las piezas estructurales compuestas tienen que experimentar efectos ambientales complejos durante el uso a largo plazo, como alta temperatura, baja temperatura, calor húmedo y ciclos térmicos.Los estudios han demostrado que bajo la acción de estos entornos, las propiedades mecánicas de los materiales compuestos cambiarán significativamente.Los ciclos térmicos suelen reducir la resistencia a la flexión y a la tracción transversal del material compuesto y generan un gran número de microfisuras en la matriz.
Utiliza principalmente pretratamiento ambiental y pruebas de simulación ambiental para estudiar el impacto de los efectos ambientales.El llamado pretratamiento ambiental consiste en poner el material compuesto a probar en un entorno determinado para su procesamiento por adelantado y luego someter el material procesado a una prueba de impacto de baja velocidad a temperatura ambiente.La prueba de simulación ambiental consiste en colocar el material compuesto en la cámara ambiental mientras se impacta.Este método se utiliza para estudiar el rendimiento de impacto de los componentes en diferentes entornos de servicio.
3. El efecto de las propiedades del material en el rendimiento de impacto a baja velocidad
La fibra es ampliamente utilizada como refuerzo en la producción de materiales compuestos.Al mismo tiempo, como soporte principal de la carga, el rendimiento de la fibra tiene un gran impacto en la resistencia general al impacto del material compuesto.Las fibras utilizadas en la industria aeroespacial incluyen principalmenteFibra de carbon, fibra de vidrioy fibra de Kevlar.Debido a la fragilidad única de la fibra de carbono, la resistencia al impacto de los compuestos de matriz de resina reforzada con fibra de carbono es más débil que la de la fibra de vidrio y la fibra de Kevlar.
La matriz de materiales compuestos a base de resina reforzada con fibra juega un papel extremadamente importante en los materiales compuestos.La matriz de resina es inseparable de si se trata de transmitir carga, mantener la orientación de las fibras o mantener la integridad del material.Los resultados del estudio muestran que, aunque las propiedades mecánicas de las resinas termoestables son mejores que las de las resinas termoplásticas, la estructura molecular reticulada de las resinas termoestables las hace menos resistentes, lo que las hace más propensas a fallar bajo cargas de impacto.
La interfaz cumple la función de transferir la carga a la fibra en el material compuesto, por lo que el rendimiento de la interfaz afectará el rendimiento general del material compuesto.El material compuesto con una interfaz de unión deficiente entre la fibra y la matriz mostrará menor resistencia y rigidez, y una unión demasiado fuerte hará que el material se vuelva quebradizo.
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Hora de publicación: 14-oct-2021