文档介绍：南京航空航天大学
硕士学位论文
复合材料Z-pin增强技术及力学性能研究
姓名:王鹏
申请学位级别:硕士
专业:材料加工工程
指导教师:肖军
2011-03
南京航空航天大学硕士学位论文
摘要
Z-pin 增强技术通过在层合板内植入少量 Z-pin 从而大幅度提高层合板的层间性能,为了优
化 Z-pin 增强的效果、表征 Z-pin 与面板的结合强度,本文在查阅文献资料的基础上,利用实验
室自行设计 Z-pin 拉挤机以及 X-cor 数控植入机等试验设备,开展了环氧及双马来酰亚胺 Z-pin
的拉挤成型工艺探究以及质量检测,在确保 Z-pin 质量稳定可靠的前提下,设计制备了不同增
强体系 Z-pin 增强层合板,针对层合板的层间断裂韧性、界面结合强度-桥率实验、冲击后压缩
性能等开展了系统化的实验研究。
I 型层间断裂韧性实验表明,较少体积分数 Z-pin 的植入可将层合板的断裂韧性呈倍数提高:
对于环氧基 Z-pin,体积分数分别为 %和 %的 Z-pin 增强环氧体系层合板后,其 I 型层
间断裂韧性分别提高了 %和 %;而环氧基 Z-pin 增强环氧面板较增强双马面板的断
裂韧性高 %。II 型层间断裂韧性试验结果也表明 Z-pin 的植入可以明显提高层合板的断裂
韧性。
桥率实验的结果表明,1)Z-pin 与面板的结合面积越大,则结合强度越高;2)倾斜的 Z-pin
可明显提高其界面的结合强度;3)相同增强体系效果好,就单位面积的结合强度而言:环氧基
Z-pin 增强环氧面板较增强双马面板高 %,双马基 Z-pin 增强双马面板较增强环氧面板高
%。
为了研究层合板面内性能,专门设计了冲击后压缩实验并对冲击后试样进行了无损检测。
实验结果表明,Z-pin 的植入可明显提高其抗冲击能力,体积分数分别为 %和 %的环氧
基 Z-pin 增强双马层合板冲击后压缩强度分别提高了和 %。
关键词:复合材料,Z-pin 增强,断裂韧性,桥率
I
复合材料 Z-pin 增强技术及力学性能研究
Abstract
Z-pin enhancement technology by a small amount of Z-pin implanted to laminates can
dramatically improve the performance of Laminates between layer. In order to optimize the effect of
Z-pin, characterized the Z-pin and the panel's bonding strength. In this paper, based on literature study,
using Z-pin pultrusion machines and X-cor equipment such as insertion machine designed by the
laboratory. Carried out epoxy and BMI Z-pin through the pultrusion process to explore and quality
testing, to ensure that Z-pin quality was stable and reliable under the premise of the design prepared at
different enhancement system, Z-posite Plates for laminates interlaminate fracture toughness,
interfacial bonding strength-the pull out test, pression after impact test, etc. to carry out a
systematic experimental study.
Mode I interlaminar fracture toughness results showed that the small volume fraction of Z-pin
implant may fracture toughness of laminates increased exponentially, the volume fraction of %
and 1.