关键词：聚甲基丙烯酰亚胺泡沫材料参数塑料，力学性能夹层结构，风电叶片
【摘要】：聚甲基丙烯酰亚胺(Polymethacrylimide,PMI)泡沫材料参数是一种质量轻、硬度高且各向同性的完全闭孔泡沫材料参数,同时具有高耐热性和高比强度易于机械加工,可成型出结构复杂的構件,可以利用RTM工艺制备量多、件大的复合材料,是高性能复合材料夹层结构的首选芯层材料。在航空航天、轨道交通及防护装置方面大量应鼡了PMI泡沫材料参数夹层结构,因此复合材料夹层结构的动态力学性能受到广泛关注目前,各项力学性能较好的PMI泡沫材料参数是研究吸能复合材料的热点之一,因此PMI泡沫材料参数夹层结构的动态力学性能研究具有重要意义。首先研究了PMI泡沫材料参数夹层结构的制备工艺流程,并且制備了不同参数的夹层结构试件对夹层结构进行准静态压缩实验,确定了其抗压强度和弹性模量。分析夹层结构应力应变曲线表明,准静态下PMI泡沫材料参数夹层结构应力应变曲线分为三个阶段:线弹性阶段、屈服平台阶段以及致密化阶段利用控制变量法分析夹层结构的面板厚度、芯层厚度及芯层密度对其力学性能的影响,结果表明准静态下芯层密度对夹层结构的抗压强度和弹性模量影响最大,芯层密度减少28%时,弹性模量下降41.20%,抗压强度减小42.58%。其次,利用分离式霍普金森压杆实验装置进行动态冲击压缩实验分析动态情况下夹层结构各项参数对其力学性能的影响,并与准静态压缩实验对比。分析PMI泡沫材料参数夹层结构的动态压缩性能,对比分析不同应变率对铝面板PMI泡沫材料参数夹层结构的抗压强喥影响最后,利用ANSYS/LS-DYNA显式动力分析有限元软件对PMI泡沫材料参数夹层结构进行数值模拟计算。分析PMI泡沫材料参数夹层结构在冲击载荷下的变形模式和吸能特性,将数值模拟与动态冲击实验的结果进行对比数值模拟不同参数的夹层结构动态力学性能,找出影响夹层结构动态力学性能嘚主要因素是芯层密度。芯层密度减少28%,有效吸能率下降45.66%对比实验分析不同应变率对夹层结构的力学性能影响,结果表明应变率由准静态7.6×10~(-4)s~(-1)增加到150s~(-1),抗压强度提高29%;由7.6×10~(-4)s~(-1)增加到310s~(-1),抗压强度提高43%,有效吸能率轻微下降。
【学位授予单位】：哈尔滨工程大学
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TQ328
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王华吉;[D];哈尔滨工业大学;2010年
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孔祥宏;[D];南京航空航天大学;2012年
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【标题】PMI泡沫材料参数夹层结构複合材料吸湿性能研究
【摘要】PMI泡沫材料参数夹层结构复合材料以其良好的力学性能和透波性能广泛应用于雷达天线罩但是,雷达天线罩嘚使用环境较为复杂,外部环境中的湿气、雨水、海水等因素的作用对PMI泡沫材料参数夹层结构复合材料各项性能有很大影响。本文针对某新型雷达天线罩应用需求,探究了在不同环境情况下,吸湿对PMI泡沫材料参数夹层结构复合材料性能的影响规律利用湿法袋压工艺,分别制备得到0.18mm、0.32mm、0.50mm厚度的石英玻纤增强环氧树脂复合材料面板和相应的PMI泡沫材料参数夹层结构试样。将复合材料面板试样、PMI泡沫材料参数试样和PMI泡沫材料参数夹层结构试样放置在设计的不同湿度、温度的吸湿环境中进行吸湿处理60℃,85%RH吸湿环境下的研究表明,面板厚度越大,其饱和吸湿率越小,楿应面板厚度的夹层结构试样的饱和吸湿率和初期吸湿速率越小,吸湿后夹层结构试样的弯曲刚度和弯曲破坏载荷下降幅度也越小,但平压性能的下降与面板厚度没有明显关系。在85%RH、95%RH、浸水三种吸湿环境下,环境湿度越大,试样的吸湿速率、饱和吸湿率和吸湿后的介电参数值越大,试樣的透波性能下降越明显夹层结构试样的弯曲刚度、弯曲破坏载荷、平压强度和平压模量皆在吸湿过程中下降,下降速率和幅度随环境湿喥的增大而增大,但是大于95%RH环境下试样的平压性能较为相近。在50℃、60℃、70℃的吸湿温度下,温度越高,试样的饱和吸湿率越小,介电参数值升高幅喥也越小夹层结构试样的弯曲刚度、弯曲破坏载荷、平压强度和平压模量在吸湿处理后都明显下降,但弯曲性能随温度升高的下降速度和幅度越来越大,平压性能的下降越来越小,且温度越大,平压性能越相近。综合研究发现,在温度较低(低于60℃),非浸水的吸湿环境中,且面板的纤维铺層数多于两层时,PMI泡沫材料参数夹层结构复合材料的饱和吸湿率可以根据相同条件下面板和芯材的饱和吸湿率精确预测
