玄武巖纖維增強泡沫鋁夾層板的制備與力學性能研究.pdf

1、泡沫鋁夾層板作為一種具有高比強度、高比剛度、隔音隔熱、防火、保溫等優(yōu)異性能的新型輕量化材料已經(jīng)被廣泛地應用于航空、宇航、建筑和船舶制造等工程領域。自泡沫鋁夾層板問世以來，國內(nèi)外學者針對泡沫鋁夾層板進行了大量的研究，研究的重點大部分放在面板為鋁板材料上，在靜態(tài)力學、動態(tài)力學的研究領域中均有涉及。玄武巖纖維來自于火山巖，其自身具有良好的力學性能外，特別是還具備耐高溫、耐酸耐堿、吸波等性能，這是其他材料所不具備的，而利用玄武巖纖維復合板為泡沫

2、鋁夾層板的面板材料可以充分利用二者的優(yōu)勢，使玄武巖纖維增強泡沫鋁夾層板成為結構功能一體化材料。因此，本文以自備的玄武巖纖維復合板作為面板材料，以球形孔泡沫鋁材料為芯子組合而成的玄武巖纖維增強泡沫鋁夾層板為研究對象，對其拉伸、壓縮和三點彎曲等性能實驗進行了深入的研究，得到了較好的結果。具體內(nèi)容如下:
　　1、采用真空輔助成型工藝將玄武巖纖維織物與乙烯基酯樹脂復合，制成玄武巖纖維復合板。研究了固化劑與促進劑含量對樹脂凝膠時間的影響，進

3、行了凝膠實驗，并確定了最佳的樹脂材料質量配比。同時為了確定玄武巖纖維復合板中纖維方向性對力學性能的影響，選取了三種鋪層方式的纖維織物與樹脂復合制備玄武巖纖維復合板。最后制備好的玄武巖纖維復合板與球形孔泡沫鋁進行粘接，形成了玄武巖纖維增強泡沫鋁夾層板。
　　2、針對制備的三種鋪層方式的玄武巖纖維復合板進行了拉伸實驗，驗證了復合材料的破壞機制和鋪層對其力學性能的影響。同時對球形孔泡沫鋁芯子與夾層板進行了壓縮實驗，球形孔泡沫鋁芯子的壓縮

4、性能符合“三階段”特征，其壓縮屈服強度的計算值與實驗值能夠很好的吻合;夾層板與泡沫鋁的壓縮應力-應變曲線差別很大，并不具備“三階段”的特征。與鋁面板泡沫鋁夾層板的壓縮應力-應變曲線是顯著不同的。
　　3、根據(jù)準靜態(tài)三點彎曲實驗測試的結果顯示玄武巖纖維增強泡沫鋁夾層板的層和效果非常明顯。其彎曲剛度與計算結果吻合較好，具有較高的彎曲比剛度和較低的密度。同時利用極限載荷公式建立了玄武巖纖維增強泡沫鋁夾層板的破壞模式圖。最后采用圖解分析法

5、確定了玄武巖纖維增強泡沫鋁夾層板的設計尺寸及大小。
　　4、對與準靜態(tài)三點彎曲相同規(guī)格的玄武巖纖維增強泡沫鋁夾層板進行了等沖擊質量、不同下落高度即不等沖擊能量的低速落錘沖擊三點彎曲實驗。通過實驗現(xiàn)象與實驗獲得的數(shù)據(jù)中總結出玄武巖纖維增強泡沫鋁夾層板的沖擊初始失效模式，其與準靜態(tài)三點彎曲的破壞失效模式是一致的。在詳細討論了數(shù)據(jù)處理的可靠性的基礎上，得出了沖擊過程中的加速度-時間曲線、速度-時間曲線、位移-時間曲線和載荷-位移曲線。最