復(fù)合材料常常是各項異性材料，其設(shè)計分析方法與金屬材料不同。復(fù)合材料的各項異性性能導(dǎo)致其與金屬材料性能測試方法的差異。復(fù)合材與其說是材料不如說是結(jié)構(gòu)更確切，它的性能與樹脂基體、增強(qiáng)材料、工藝條件、存放時間和環(huán)境有多種因素有關(guān)。在進(jìn)行復(fù)合材料設(shè)計工作之前對原材料性能進(jìn)行測試是非常必要的，復(fù)合材料性能測試是材料選擇，評價增強(qiáng)材料、樹脂基體、界面性能、成型工藝條件和制造技術(shù)水平，以及制品設(shè)計的依據(jù)。

一、單向纖維復(fù)合材料平板

單向復(fù)合材料的彈性性能有0度、90度、45度方向的拉伸、壓縮性能表征，纖維與樹脂之間界面性能由彎曲及層間剪切試驗表征。為評價材料性能，根據(jù)國家標(biāo)準(zhǔn)的具體要求，完成單向纖維復(fù)合材料平板的制作，再將纖維復(fù)合材料平板加工成各項試驗方法要求的試樣尺寸和數(shù)量。

1、單向纖維復(fù)合材料平板的制作

纏繞法是使從紗架上引出的纖維，依次通過張力器、膠槽、導(dǎo)紗輥、繞絲嘴，纏繞到芯模表面，最后固化成型。國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定模板尺寸為270mm X 270mm，模板一次可纏繞制作兩塊平板（正反兩面），能夠加工拉伸、壓縮、彎曲、層間剪切等性能試驗所需試件數(shù)量。制作平板用聚四氟乙烯布作為脫模片鋪覆在模具表面，不用脫模劑、預(yù)防脫模劑遷移到復(fù)合材料表面給粘接鋁片工序帶來困難。用少量硅酯使脫模片鋪覆在模具表面時，能夠很好的展平，避免試件固化后表面不光滑。

纏繞過程中通過張力控制裝置調(diào)整每團(tuán)紗的張力，張力應(yīng)保持穩(wěn)定。纏繞速度不超過30r/min.工藝過程中可使膠槽加熱，降低樹脂粘度，提高樹脂對纖維的浸潤性能。纖維應(yīng)均勻地分布在模具表面直至所需厚度，纏繞層數(shù)按下式計算。

纏繞結(jié)束后，放上、下壓板與厚度墊塊，預(yù)緊螺栓，放置2小時左右，使多余樹脂流出，均勻上緊螺栓，使模具上、下加壓板與墊塊接觸，用鋒利的刀片切斷芯模兩端的纖維，釋放纏繞張力，避免固化后板翹曲變形。但過早切斷纖維會使纖維排列不直。模具放入烘箱后按照規(guī)定的制度固化，溫度控制精度為士3℃，自然冷卻至室溫，拆開模具，取出制備的平板加了成各種規(guī)格的試樣。

2、試體的加工

單向纖維復(fù)合材料平板制備之后，清除表面灰塵，雜質(zhì)等異物，根據(jù)國標(biāo)要求的試樣尺寸和數(shù)量，考慮到切割刀口寬度，用特種鉛筆在平板上標(biāo)出纖維方向及0度、90度、45度拉伸、壓縮、彎曲試樣加工區(qū)域，用金剛砂輪片在專用銑床上切割試樣，試樣形狀和尺寸參見相應(yīng)的國家標(biāo)準(zhǔn)。

3、加強(qiáng)片粘接

加強(qiáng)片用厚度為2-3mm正交鋪層的玻璃纖維復(fù)合材料板或厚度1-3mm的鋁板制作。用鋁板制作加強(qiáng)片時，加強(qiáng)片表面應(yīng)平整，用砂布打磨去除表面氧化層，并將加強(qiáng)片放在酸處理液中加熱到65度,并放置15min,再用自來水沖洗干凈，然后在105度下烘2小時，除去水分。處理后的加強(qiáng)片表面切勿用手觸摸。

粘接加強(qiáng)片之前，用100目砂紙打磨試件表面，擦去表面灰塵，用醋酸乙酯清除脫模劑及表面油垢，在用CH3COCH3清洗一遍試件冰涼干。由于單向復(fù)合材料在纖維方向上的拉伸強(qiáng)度很高，拉伸試驗時加強(qiáng)片容易滑脫，建議選用環(huán)氧618：200＃聚酰胺：二縮水甘油醚：咪唑=100：80：15: 2。試件和加強(qiáng)片涂好粘接劑施加接觸壓力固化。固化制度為：室溫升到60度，保溫2小時再升溫到120度，保溫8小時后降溫至室溫。垂直纖維方向的拉伸試件和45度偏拉伸試件的強(qiáng)度較低，可采用常溫膠粘劑。

加強(qiáng)片固化之后，在試件測試部位表面用砂紙打磨，露出纖維層，用CH3COCH3、醋酸乙酯處理去除表面油污，畫好測量方向線，采用502膠粘劑粘貼應(yīng)變片，應(yīng)變片粘貼方向與被測材料性能方向一致，膠粘劑固化后即完成試件的制作工作了。

二、NOL環(huán)試樣制作

纖維纏繞成型的高壓容器及固體發(fā)動機(jī)殼體等內(nèi)壓容器在設(shè)計上通常采用網(wǎng)格理論分析，網(wǎng)格理論忽略基體剛度，載荷全部由纖維承擔(dān)，NOL環(huán)試驗方法就是在此基礎(chǔ)上發(fā)展起來的。

NOL環(huán)試樣通常在專門的小型纏繞機(jī)上纏繞成型，NOL環(huán)制造有兩種方法：一是在專用組合模具單環(huán)纏繞，二是先纏繞環(huán)向圓筒，然后切制成環(huán)。環(huán)的外表面可以加工，也可以不加工。經(jīng)過加工的環(huán)，其強(qiáng)度高，離散系數(shù)小。不加工的環(huán)，表面凸凹不平，表面樹脂含量高，尺寸偏差大。筒切環(huán)比單個繞制環(huán)的強(qiáng)度低。這是因為從圓筒上切取環(huán)時，一些連續(xù)纖維被切斷，降低了環(huán)的承載能力。實際試驗中通常采用單個繞制的環(huán)。環(huán)的性能與纏繞張力、固化制度、纖維水分含量、纖維表面狀態(tài)、樹脂體系等均有一定關(guān)系，制造時應(yīng)引起注意。

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