毕业论文答辩PPT模板-4

湿热环境下复合材料层合板的挤压性能答辩人：学号：导师：BearingPropertiesofCompositeLaminatesonHydrothermalConditions目录1.绪论2.吸湿行为研究3.挤压性能研究4.挤压强度估算湿热环境下的复合材料层合板的挤压性能绪论1绪论研究背景研究的目的与意义研究的思路与方法CarbonlaminateCarbonsandwichFiberglassAluminumAluminum/steel/titaniumpylons高比强高比模耐疲劳多功能耐腐蚀可设计复合材料高比强高比模耐疲劳多功能耐腐蚀可设计绪论研究背景研究的目的与意义研究的思路与方法各种基本破坏模型并不是互不相关的，而是紧密结合的，往往产生两种甚至三种基本破坏模式的混合破坏模式。绪论研究背景研究的目的与意义研究的思路与方法问题的提出——挤压性能研究研究意义绪论研究背景研究的目的与意义研究的思路与方法在湿热环境下，随着水分子的浸入，基体吸湿后会发生微膨胀，使材料产生附加内应力，使层合板各方面性能明显下降。综上所述，在复合材料结构设计中，必须考虑温湿度作用对材料和结构性能的影响。研究复合材料在湿热环境下的挤压力学性能，可以为结构设计提供必要的试验依据，具有重要工程意义。绪论研究背景研究的目的与意义研究的思路与方法为研究复合材料层合板在高温湿热环境下的挤压力学性能，本文重点进行两个试验：碳纤维/环氧树脂复合材料层合板试件的吸湿试验和单钉双剪典型连接试验，并用一种工程中广泛运用的经验方法结合试验结果进行分析和运用。2吸湿行为研究吸湿行为研究品牌资产及其测量吸湿试验方案选择为研究碳纤维复合材料层合的吸湿行为，本章对一批碳纤维/环氧树脂层合板试件进行烘干、吸湿试验，分析其吸湿过程中的规律。a.在常温下完成自然老化过程b.在高温下浸泡在水中完成吸湿过程c.在高温高湿共同作用下吸湿吸湿行为研究品牌资产及其测量吸湿试验设备名称规格/型号数量量程/精度备注温湿度环境箱GP/GDJS-2501温度:-40℃～+150℃湿度范围:30～98%R.H温度波动度:≤±0.5℃温度均匀度:≤±湿度波动度:+2/-3%R.H最小显示分辨率供试件吸湿使用高温箱GP/GW2-D1温度范围0℃～+温度波动度:≤±0.5℃温度均匀度:≤±烘箱及配合试验机用分析天平FA-10041量程100g精度0.1mg游标卡尺0-1501量程0-150mm精度0.02mm数显卡尺0-1501量程0-150mm精度0.01mm吸湿行为研究品牌资产及其测量试验步骤a.将试件放入高温环境箱进行为期约一周的烘干处理，记录试件烘干前的质量。b.24小时内标准吸湿试件的吸湿量变化小于0.05%，此时试件达到吸湿平衡，停止吸湿实验。%05.0%10000100mmmmmmWiim吸湿行为研究品牌资产及其测量试件详情本文选取了由某研究院提供的不同铺层试件进行试验。材料代号数量/件W×h/mm2铺层详情材料体系D1236×1.54[(45,-45)/(0,90)/(45,-45)/(45,-45)/(45,-45)/(0,90)/(45,-45)]FL6673G-37KD2236×2.20[(45,-45)/(0,90)/(45,45)/(0,90)/(45,-45)]sG1236×3.71[(±45)/0/0/(±45)/0/0/(±45)/0/(0/90)/0/(0/90)/0/(±45)/0/0/(±45)/0/0/(±45)]CYCOM977-2-35-12KHTS-134G2236×3.32[(±45)/0/0/(0/90)/(0/90)/0/0/(±45)]sG3236×4.72[45/-45/0/90/0/-45/0/0/45/0/45/0/-45/0/90/0/-45/45]sG4236×3.06[(±45)/(0/90)/0/(±45)/0/(±45)/0]s吸湿行为研究品牌资产及其测量结果曲线0246810121416180.00.20.40.60.81.01.2吸湿量/%时间/h1/2D1D20246810121416180.00.10.20.30.40.50.6吸湿量/%时间/h1/2G4G2G1G3而与D组不同的是，G组的吸湿量曲线只有第一阶段，并且线性阶段上升较为缓慢，没有观察到吸湿饱和的现象。试验值曲线非常符合复合材料吸水性的“两个阶段”理论：第一阶段是曲线上升比较快的一个线性阶段，试件的吸湿率随时间平方根线性增加；第二阶段是曲线上升相对较为平缓的一个阶段，此时吸湿并未饱和，吸湿率仍然会随时间平方根递增，吸湿速率逐渐趋于缓慢直到平衡。吸湿行为研究品牌资产及其测量吸湿理论分析运用分离变量法可算得扩散系数D的表达式：221122)()4(ttMMMhDtt22)()4(kMhDShenCH和SpringerGS等经研究，根据菲克第二定律，得出了吸湿率与扩散系数的关系式：))12(exp()12(18[222022hDtnnMMnt运用上式模拟吸湿量的曲线，这种方法基于两个假设：一是复合材料内部的扩散率和温度是恒定的；第二，水分只沿厚度方向的上下表面吸湿，其他表面吸湿忽略不计。吸湿行为研究品牌资产及其测量试验值和模拟值吸湿曲线051015202500.20.40.60.811.21.4温度70°C，湿度85%时间/h1/2吸湿量%理论结果试验结果051015202500.10.20.30.40.50.60.70.80.91温度70°C，湿度85%时间/h1/2吸湿量%理论结果试验结果051015202500.050.10.150.20.250.30.350.40.450.5温度70°C，湿度85%时间/h1/2吸湿量%理论结果试验结果051015202500.10.20.30.40.50.60.7温度70°C，湿度85%时间/h1/2吸湿量%理论结果试验结果D1G1D2G2吸湿行为研究品牌资产及其测量试验值和模拟值吸湿曲线G1G2051015202500.050.10.150.20.250.30.350.40.45温度70°C，湿度85%时间/h1/2吸湿量%理论结果试验结果051015202500.10.20.30.40.50.60.7温度70°C，湿度85%时间/h1/2吸湿量%理论结果试验结果G3G4这六组试件的理论值与试验结果的第一阶段线性趋势基本一致，但随着时间的增长，实际吸湿量都稍大于模拟值。这是因为假设中忽略了侧面吸湿的影响，水分只从面积较大的上下表面渗入，而实际上试件都约在2-4mm不等，少量水分还是会从侧面扩散进入试件，从而导致了最大吸湿量的实际值和理论值间的误差。这种现象在较厚的试件（G3组）中表现尤为明显，但从整体上看，模拟的曲线和试验值还是比较吻合的。吸湿行为研究品牌资产及其测量铺层比例对吸湿性能的影响从试验值和模拟值比较看来，六组吸湿试验仍然存在不足之处：在试件尚未达到完全吸湿平衡阶段就停止了实际的称重。虽然理论上24小时的增量已经在0.05%内，但吸湿量还是有小幅增长，从而影响值，间接导致了两者间的偏差。吸湿第一阶段的持续时间和厚度是成正比的，因此，在条件允许的情况下，应适当延长吸湿周期以增加吸湿数据的有效性。M为了研究铺层角对吸湿特性的影响，采用厚度相同、总铺层数相同、铺层比不同的四种层压板进行同步吸湿试验，所采用材料均为CYCOM977-2-35-12KIMS-134。代号厚度层数0°/45°/90°比例铺层H11.881030/60/10[45/-45/0/0/-45/45/90/0/-45/45]H21.881040/50/10[45/0/-45/90/45/0/-45/0/0/45]H31.881050/40/10[45/0/-45/90/0/0/45/0/0/-45]H41.881060/30/10[45/0/0/0/-45/90/0/0/0/45]吸湿行为研究品牌资产及其测量H组试验结果024681012141618200.000.050.100.150.200.250.300.350.400.450.500.55吸湿量/％时间/h1/2H1H2H3H42030405060700.03700.03750.03800.03850.03900.03950.04000.04050.04100.04150.04200.0425线性斜率K45°铺层比例在90°铺层比例为定值10%的情况下，45°铺层所占比例越高，材料的吸湿速率越快。吸湿行为研究品牌资产及其测量H组试验值和模拟值曲线这四组试件的材料、厚度都是一样的，从曲线上也能看出他们吸湿量非常接近，增长趋势也基本一致。他们之间的吸湿量的差距主要是由碳纤维比例和单向带铺设的方向引起的：保持90°方向的铺层不变，增加45°方向的铺层数量有利于提高材料的整体吸湿性能。051015202500.050.10.150.20.250.30.350.40.450.5温度70°C，湿度85%时间/h1/2吸湿量%理论结果试验结果051015202500.050.10.150.20.250.30.350.40.450.5温度70°C，湿度85%时间/h1/2吸湿量%理论结果试验结果H1H2吸湿行为研究品牌资产及其测量H组试验值和模拟值曲线H2051015202500.050.10.150.20.250.30.350.40.450.5温度70°C，湿度85%时间/h1/2吸湿量%理论结果试验结果051015202500.050.10.150.20.250.30.350.40.45温度70°C，湿度85%时间/h1/2吸湿量%理论结果试验结果H4H3从四组对比图可以看出，试件基本都已经达到了吸湿饱和，延长了吸湿周期后测得结果和理论值吻合度很高。结合前六组试验结果我们可以得出一下结论：在吸湿周期足够的情况下，式对较薄的试件（D、H组）饱和吸湿量模拟有很高的精确度。因为试件很薄，所以沿着面积较大的面进入材料内部，厚度方向的水分吸收几乎可以忽略不计；而较厚的试件饱和吸湿量受厚度方向水分吸收情况的影响，只有在第一阶段线性增长有较好精确度，故此方法用来估算较薄试件的吸湿量能节省工程时间，有较好的适用性。))12(exp()12(18[222022hDtnnMMnt3单钉双剪挤压性能试验挤压性能试验品牌资产及其测量单钉双剪挤压试验方法介绍本章采用ASTMD5961标准试验方法研究几种铺层层压板的双剪挤压性能，并研究湿热环境对双剪挤压特性的影响。参数销钉直径d孔直径D厚度h长度L宽度W端距e尺寸/mm6+0.00/-0.036+0.03/-0.002-513536±0.518±0.5挤压性能试验品牌资产及其测量单钉双剪挤压试验设备挤压性能试验品牌资产及其测量试验结果的处理通过双剪挤压典型连接试验能直接测得的数据是试件的极限载荷和引伸计的位移可以计算试件的挤压强度和挤压应变。按下式计算挤压强度等于载荷处以受载孔净截面的面积：)/(maxhDPb式中：为极限挤压应力，单位为MPa;为破坏前的最大载荷，单位为N；D、h分别为试件的孔径和厚度。按下式对记录的每个位移值确定挤压应变：式中：为挤压应变，单位为mm/mm；为引伸计在第i个数据点的位移，单位为mm.bmaxPDii/ii挤压性能试验品牌资产及其测量湿热环境对层合板挤压性能的影响材料铺层试验条件试件编号D×h=A(mm2)LoctiteBZ9704/5HSSM285/40[(-45,45)/(0,90)/(-45,45)/(0,90)/(-45,45)/(0,90)/(-45,45)]室温干态E4-BRS-1313.4E4-BRS-1413.52高温湿态E4-BRS-113.06E4-BRS-313.07CYCOM977-2-35-12KHTS-134[(±45)/0/+18/-18/+36/-36/+54/(±45)/-54/+72/-72/