Test de résistance aux chocs des matériaux composites
1. Méthode d'essai pour l'impact à basse vitesse
Afin de simuler le comportement au choc des matériaux en conditions réelles, les chercheurs ont proposé un grand nombre de méthodes expérimentales.Selon la situation réelle de l'impact, l'impact est généralement divisé en impact à grande vitesse et impact à basse vitesse.
L'impact à grande vitesse est également appelé impact balistique.Parce que l'impact à grande vitesse a reçu une attention considérable dans les domaines aérospatial et militaire, les gens ont mené de nombreuses recherches expérimentales sur l'impact à grande vitesse.L'impact à grande vitesse utilise généralement un projectile de petite masse pour frapper le matériau à une vitesse plus élevée, et utilise principalement des pistolets à air comprimé pour lancer des projectiles afin d'étudier le comportement d'impact à grande vitesse des matériaux composites, comme le montre la figure :
Le test d'impact à basse vitesse simule généralement l'impact d'un objet de grande masse sur la surface du matériau à une vitesse inférieure, comme la chute accidentelle d'un outil pendant la réparation, et un dispositif de test de chute de poids est généralement utilisé à des fins expérimentales. simulation.
Figure 2 Dispositif d'essai au marteau tombant
Les résultats de la recherche montrent que la forme, la qualité et la vitesse du projectile auront un impact significatif sur le mécanisme de rupture des matériaux composites.Par exemple, les chercheurs ont mené de nombreuses recherches sur la relation entre la forme de la tête du marteau et le comportement à l'impact des matériaux composites.D'une manière générale, plus la tête de marteau est tranchante, plus la plage de dommages par impact du matériau est localisée, et le mode de défaillance principal passe du délaminage à la défaillance et aux dommages de la matrice.Les fibres se cassent.
2. L'influence des facteurs environnementaux sur les performances d'impact à basse vitesse
Les pièces structurelles composites doivent subir des effets environnementaux complexes lors d'une utilisation à long terme, tels que des températures élevées, des températures basses, de la chaleur humide et des cycles thermiques.Des études ont montré que sous l'action de ces milieux, les propriétés mécaniques des matériaux composites vont changer de manière significative.Le cyclage thermique réduit généralement la résistance à la flexion et à la traction transversale du matériau composite et génère un grand nombre de microfissures dans la matrice.
Utiliser principalement des tests de prétraitement environnemental et de simulation environnementale pour étudier l'impact des effets environnementaux.Le soi-disant prétraitement environnemental consiste à placer le matériau composite à tester dans un certain environnement pour le traitement à l'avance, puis à soumettre le matériau traité à un test d'impact à basse vitesse à température ambiante.Le test de simulation environnementale consiste à mettre le matériau composite dans la chambre climatique tout en l'impactant.Cette méthode est utilisée pour étudier les performances d'impact des composants dans différents environnements de service.
3. L'effet des propriétés des matériaux sur les performances d'impact à basse vitesse
La fibre est largement utilisée comme renfort dans la production de matériaux composites.Dans le même temps, en tant que support principal de la charge, les performances de la fibre ont un impact important sur la résistance globale aux chocs du matériau composite.Les fibres utilisées dans l'industrie aérospatiale comprennent principalementfibre de carbone, fibres de verreet fibre de Kevlar.En raison de la fragilité unique de la fibre de carbone, la résistance aux chocs des composites à matrice de résine renforcée de fibre de carbone est plus faible que celle de la fibre de verre et de la fibre de Kevlar.
La matrice des matériaux composites à base de résine renforcée de fibres joue un rôle extrêmement important dans les matériaux composites.La matrice de résine est indissociable qu'il s'agisse de transmettre la charge, de maintenir l'orientation des fibres ou de maintenir l'intégrité du matériau.Les résultats de l'étude montrent que bien que les propriétés mécaniques des résines thermodurcissables soient meilleures que celles des résines thermoplastiques, la structure moléculaire réticulée des résines thermodurcissables les rend moins résistantes, ce qui les rend plus sujettes à la rupture sous charge d'impact.
L'interface joue le rôle de transfert de charge à la fibre dans le matériau composite, de sorte que les performances de l'interface affecteront les performances globales du matériau composite.Le matériau composite avec une mauvaise liaison d'interface entre la fibre et la matrice présentera une résistance et une rigidité inférieures, et une liaison trop forte rendra le matériau cassant.
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Heure de publication : 14 octobre 2021