单向碳纤维/环氧树脂预浸料叠层的面内变形行为

陈萍^1,2，赵月青¹，陈菲²，张博明¹

1. 北京航空航天大学材料科学与工程学院2. 上海飞机制造有限公司复合材料中心

摘 要：为了充分了解热隔膜成型过程中预浸料的变形行为,通过偏轴拉伸测试探索了热固性单向碳纤维/环氧树脂预浸料在高温条件下的面内变形机制。研究参数包括试验温度、拉伸速率、预热时间和铺层顺序等。利用数字图像相关技术,在测试过程中监测单向碳纤维/环氧树脂预浸料的变形和纤维的旋转情况。结果表明,提高试验温度或降低拉伸速率均有利于促进单向碳纤维/环氧树脂预浸料的变形。铺层顺序对单向碳纤维/环氧树脂预浸料铺层的变形行为有很大影响,[45/–45/90]S铺层方式比[45/90/–45]S铺层方式更有利于纤维旋转,且[45/–45/90]S铺层方式变形阻力更小。采用铰链连接网（Pin-joined net, PJN）理论对单向碳纤维/环氧树脂预浸料铺层变形过程中纤维角度变化进行预测并与实验结果进行对比,结果表明,用PJN理论预测的纤维旋转角度值与测试值存在较大偏差,说明其并不适用于预测热固性单向碳纤维/环氧树脂预浸料变形过程中纤维角的变化。同时,80℃预加热可以提高单向碳纤维/环氧树脂预浸料的变形阻力。

关键词：偏轴拉伸;热固性预浸料;变形机制;铰链连接网(PJN)理论;热隔膜成型;