文档介绍：维普资讯
第卷第期固体力学学报. 怕.
年月
树脂基体性能对纤维缠绕复合材料
结构强度影响的研究
卢天健稽醒顾星若
西安交通大学同济大学航天部四院
提要实验发现不同树脂基体配方对纤维缠绕复台材料压力容器的水压爆破强度有高
达~% 的影响. 本文认为在容器前、后封头上观察到的分层现象是造成这种强度显著
波动的主因,
,简称与容器性
能之间有很好的相关性.
关键词层间剪切强度,纤维缠绕压力容器,大应变有限元分析,树脂基体
一
、弓言
随着复合材料在越来越多关键场合中的应用,人们逐渐认识到只有研制出与先进纤维
相匹配的高性能基体材料,才能使纤维的强度和模量得到充分发挥“.就导弹和航天
飞行器上起关键作用的纤维缠绕压力容器而言, 国内外资料都报道了在纤维品种和缠绕工
艺都相同的条件下,仅改变环氧树脂基体配方,就会对容器水压爆破性能带来不可忽视的
,如何判别基体配方的优劣,基体如何影响容器的爆破性能,国内外学术界似
仍无统一认识,,该课题的

探索性研究,得到了一些新的结论,认为树脂基体的层问剪切强度代表了基体的重要性能
指标,是进行容器设计和基体选择时所要考虑的基本力学参数之一.
二、实验结果分析
本文中所涉及的实骑在【,有详细说明,
用纤维为南京二号玻璃纤维, 其出厂性能数据为:单丝拉伸强度.× , 拉伸模
址×, 比重.×/.共用到了七种专用树脂基体配方,其基本力
啦表】
,丰。年】牧:.芷吲家白捕利毕基宙卸教盂基金资助项日
维普资讯
第期卢天健等:树脂基体性能对钎维缝绕复台材料结梅强度影响的研究· ·

,然后用水洗去
。长短轴之比为:。
到的所有实验均在航天部的有关标准指导下严格进行.
表七种树脂基体的浇铸体及应力环环性能’
基体拉伸模量拉仲强度眶缩屈服应力断裂延伸率弯曲强度
代号‘【%
‘’.—.
. —‘’..
—.. 一
.. —.一.
. . .
. . —.
. . . . . 船.
· 所用纤维为南京高强玻纤;挠铸体拉伸性能在日本—
样尺寸为×,/;环短桨层阃剪切强度在
/;环直径为,宽
.厚..
· · .
寰玻纤/基体和玻纤/基体两种压力窖毒的水压爆破性能
爆破强度× 容器特性系数‘%
容器序号
基体基体基体基体
. .
. .
. .
. .
. .
. .
. .
. . . .
% 】. .
· 容器特性系数定义为尸/,其中尸. 分别为爆破压力、容器体积和容器复合材料重
量
维普资讯
· · 固体力学学报年
实验结果表明,在不改变容器的设计参数、结构构形和缠绕工艺的前提下,只将一种
基体配方用另一种配方替代容器的固化工艺需作相应改变, 就会对容器爆破强度产生
~%的影响表、,凡是纤维强度发挥高的容器,其爆破位
置皆在筒身,纤维被大面积撕裂成粉碎状细丝;反之,纤维强度发挥低的容器,总是在封
头局部爆破;特别地,容器爆破位置与基体种类有很好的相关性:玻纤/基体和玻纤/
基体容器多在封头爆破,玻纤/
种破坏机理
亵玻纤/基体和玻纤/基体两种小型容器‘的水压爆破性能
爆玻强度× 容器特性系数×
容器序号
基体基体基体基体
.
.
.
. .
% . .
· 所有发容器的应力平衡系数置。均取为..
进一步的分析表明,无论是大型、中型还
是小型容器,凡爆破强度偏低者,在前、后封
头都有较严重的分层发生;爆破性能较好的各
型容器如玻纤/基体, 在封头很少有分层
、后封头上
观察到的分层现象是造成容器性能相差~
%,分
层发生在封头的中面上图. 图■菜容器封头太面积分层的解