碳纤维复合材料的阻尼性能怎么样?

  先进的纤维增强复合材料由于具有高比强、高比模等优越性能得到了越来越广泛的应用。阻尼性能是纤维增强复合材料结构的动力性能中一个重要参数,本文采用悬臂梁法分别对玻璃纤维、碳纤维复合材料进行了阻尼测试,研究了纤维角度、频率对阻尼损耗因子的影响。

  树脂基复合材料阻尼性能的测试目前尚无统一的标准,本文实验选用的试件尺寸参照了金属材料阻尼性能测试的标准,试件为单向角度,尺寸分别为200mm×10mm×2mm和180mm×10mm×2mm以获取不同的频率峰值对于阻尼的影响。试件纤维方向与主轴方向取七种角度:0°、15°、30°、45°、60°、75°、90°。试件材料分别为玻璃纤维、碳纤维(T700)、环氧树脂,纤维体积含量60%。

  通过试验可以看出玻璃纤维复合材料的损耗因子受频率影响很大,低频段时复合材料的阻尼性能要优于高频段时的阻尼性能。损耗因子的峰值是出现在频率f=50Hz、角度θ=30°附近。f为50Hz时的损耗因子比f为100Hz和f为300Hz时大0.2%~0.4%。

  实验损耗因子值峰=2.236%出现在θ=30°时,峰值与最低值相差0.8%;碳纤维复合材料数值结果峰值=1.78%出现在θ=30°时,实验阻尼因子峰值=1.77%出现在θ=30°时,峰值与最低值相差0.55%。

  通过对玻璃纤维、碳纤维复合材料单向板损耗因子的实验结果与预测数据的对比,可以知道复合材料的损耗因子受到纤维角度、纤维/树脂体积含量、频率等因素影响。玻璃纤维、碳纤维复合材料的损耗因子峰值出现在θ=30°附近,且峰值与最低值相差0.55%~0.8%。且对同一种复合材料,低频段时材料的阻尼性能要优于高频段时的阻尼性能。在纤维体积含量相同(60%)的情况下,玻璃纤维复合材料的损耗因子值比碳纤维复合材料的损耗因子值大0.4%左右。

 

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