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【环氧板】材料的界面力学特性


环氧板材料的增强体和基体通过界面复合在一起。界面的特性会影响复合材料载荷的传而影响复合材料的力学性能。因此,有必要了解复材料界 面的力学特征及其对复合材递,成力学性能的影响,从而更好地对界面进行设计和控制。本节主要讲建复普材料外面的分学特征及强度测试方法。

环氧板材料界面可根据基体模量的不同分为以下两类:

(1)弹性界面。该类界面是指弹性纤维和弹性基体组成的复合材料界面。该类复合材料的应力一应变曲线特征是其变形和断裂过程可分为两个阶段:第一阶段 是纤维和基体出现弹性变形;第二阶段是基体出现非弹性变形,纤维断裂,进而复合材料断裂。属于这类界面的复合材料主要有碳纤维或陶瓷纤维增强陶瓷基体及玻璃纤维增强热固性聚合物等。

(2)屈服界面(滑移界面)。该类界面是指弹性纤维和塑性基体组成的
环氧板材料界面。该类复合材料,在承载失效时,纤维的断裂应变小于基体的断裂应变;纤维表现为脆性破坏,基体美现为塑性破坏。因此,该类复合材料的应力一应变曲线的特征是变形和断裂过程可分为三个阶段:第一阶段,纤维和基体均发生弹性变形;第二阶段,随着应力的增大,基体开始发生非弹任变形,但该阶段纤维的变形仍是弹性的第三阶段,基体发生破坏,纤维断裂,进而复合材料断裂。属于这类界面的复合材料主要有硼纤维、碳纤维或陶瓷纤维增强的金属基复合材料以及纤维增强的热塑性聚合物复合材料。

不管是弹性界面还是屈服界面,
环氧板材料承载时,载荷般都是直接加在 基体上,然后通过界面传递到纤维上,使纤维受载。一般而言.纤维的模量要大于基体的模量。对于连续纤维增强的复合材料,其受力时遵循等应变条件,基体和纤维受力教为简单面对于虹纤维面市家受载时基体的变形量要大于纤维的变形量。可以简单表示复合合材料受力时纤维和基体变形不均匀的现象。由于纤维和基体是紧密结合的,纤维将限制基体的过大变形,于是界面部分便产生了剪应力和剪应变,环氧板材料所受载荷也合理分配到纤维或增强体中。由于纤维轴向的中间和两端部分限制基体变形的程度不同(见图9- 1),因而界面处的剪应力沿纤维轴向方向的大小也不相同。分析其应力传递和载荷分布时,最重要的理论为剪滯理论。

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