天天看點

用于汽車行業的黃麻、玻璃和混合黃麻/玻璃纖維增強聚合物複合材料的粘合接頭。粘合接頭已被證明是各行各業(即汽車、航空、船舶

作者:文人學識

用于汽車行業的黃麻、玻璃和混合黃麻/玻璃纖維增強聚合物複合材料的粘合接頭。

粘合接頭已被證明是各行各業(即汽車、航空、船舶、體育等)中經典機械接頭的可行替代品。與傳統接頭相比,粘接接頭具有許多固有的優勢。

纖維增強複合材料(FRC)越來越多地用于粘結結構,以便通過取代金屬粘附物來降低結構重量和成本。重量和成本更低,玻璃等合成增強材料具有更高的強度,更低的吸水率和更高的纖維/基體界面強度。

例如黃麻,這種纖維比其他常見的天然纖維(如劍麻)具有更高的剛度。然而,黃麻的密度幾乎是玻璃纖維的一半(即1.3,而大約2.5),這使其成為一種可行的替代品,能夠以更輕的重量比對玻璃纖維部件的剛度。

另一方面,黃麻纖維的挺度接近玻璃纖維的80%和成本。

實驗材料選取雙向黃麻和玻璃平紋織物,黃麻織物 (T10, 248 克/米)2)由Sisalsul提供,而玻璃産品(RE200,200克/米)則由玻璃供應2)由梭子魚先進複合材料公司提供。

由梭子魚先進複合材料公司提供的雙組分環氧樹脂HEX 135 SLOW用于制造複合材料。

複合闆(純合成、純天然和混合)采用手工鋪層技術制造,然後通過鋼模和加熱闆液壓機Solab SL-20進行熱壓壓縮成型。

根據制造商指南,固化時間為8°C下70小時。固化後,從複合闆(25×107.5毫米)上切割粘附物。 

混合複合材料的制造方式具有堆疊順序,該堆疊順序具有由5層黃麻和兩側對稱玻璃織物層組成的天然纖維芯。玻璃層的數量在兩側從2層到3層不等。

纖維重量百分比保持在30%左右,樹脂+固化劑(100:33)保持在最終複合材料重量的70%。

用作粘附物的材料使用通用英斯特朗®5966 試驗機進行拉伸測試。使用10 kN稱重傳感器,十字頭速度為1 mm/min。

使用帶有鋼墊片的模具來保持粘附物的正确對齊并避免噴出圓角。墊片還確定了0.2毫米的粘合層厚度和12.5毫米的重疊長度。在牽引力測試期間,将對齊片粘在SLJ的邊緣以對齊試樣。

在室溫下對每個病例至少測試四個樣本。在測試期間記錄了載荷-位移曲線。測試後,根據ASTM 5573對粘接接頭的失效模式進行目視分析和分類。

試驗結束後,對實驗資料進行采樣分析。複合粘接接頭的失效模式可能發生在粘附物(即纖維撕裂、輕纖維撕裂、薄層内聚失效和斷漿失效)、粘附物/粘合界面(粘合失效)或粘合層内(粘性失效)。

大部分破壞面以粘性破壞為主,混合TLC。GFRP和JFRP SLJ在失效模式方面的顯著差異是由于黃麻纖維及其複合材料更脆。

這反過來意味着 JFRP 在 SLJ 牽引測試中無法旋轉其邊緣以解釋由負載偏心引起的剝離應力增加。

最後,可以從資料中看出失效面呈現TLC/LFT混合失效模式。這是由于較輕的粘合劑粉塵和下方可見的基質以及從相反粘附物的經紗和緯向拉扯表面樹脂。

這意味着裂紋幾乎完全在多材料界面中傳播,而不是在粘合劑内凝聚,這是一個較低的能量路徑。與GFRP SLJs破壞模式相比,可以看到微弱但明顯的經緯圖案,表明裂縫路徑更靠近粘附物。

純黃麻接頭(JFRP)的破壞載荷最低,因為純黃麻粘附物具有最低的性質,而SLJ在粘附物中失效。

與JFRP相比,混合2層SLJ的平均故障負荷提高了約27%,而混合3層SLJ的平均失效負荷比JFRP提高了約48%。

此外,如果比較混合SLJ的性能,發現混合SLJ的失效負荷受到合成層數的顯着影響(即,當混合28層SLJ與3層接頭相比時,平均失效負荷增加了約2%)。

這可以通過粘附材料性能的差異及其對接頭破壞模式的影響來解釋,因為增加的材料性能(即複合材料剛度和橫向拉伸強度)有助于減輕剪切載荷期間的尖端旋轉以及分層破壞。

在這項研究中,對由天然、合成和層間雜化纖維增強聚合物複合材料制成的單搭接粘合接頭進行了實驗研究。

參考文獻:

【1】巴内亞·複合材料中的粘合接頭:概述。ProcIMechE.2009;223(1):1–18.

【2】布德 S, 巴内亞 M, 德巴羅斯 S, 達席爾瓦 L.複合材料中粘合接頭的最新綜述。Int J Adhes Adhes.2017;72:30–42.

【3】Budhe S, Banea MD, de Barros S. 航空航天應用中複合材料結構的粘結修複:環境問題綜述.應用科學 2018;6(1):3.

【4】巴尼亞醫學博士。粘附性能對粘合接頭強度的影響。布爾夫人。2019;44(8):625–9.

【5】巴内亞醫學博士,羅西奧拉M,卡巴斯RJC,達席爾瓦LFM。用于汽車行業的多材料粘接接頭。Compos B Eng. 2018;151:71–7.

用于汽車行業的黃麻、玻璃和混合黃麻/玻璃纖維增強聚合物複合材料的粘合接頭。粘合接頭已被證明是各行各業(即汽車、航空、船舶
用于汽車行業的黃麻、玻璃和混合黃麻/玻璃纖維增強聚合物複合材料的粘合接頭。粘合接頭已被證明是各行各業(即汽車、航空、船舶
用于汽車行業的黃麻、玻璃和混合黃麻/玻璃纖維增強聚合物複合材料的粘合接頭。粘合接頭已被證明是各行各業(即汽車、航空、船舶
用于汽車行業的黃麻、玻璃和混合黃麻/玻璃纖維增強聚合物複合材料的粘合接頭。粘合接頭已被證明是各行各業(即汽車、航空、船舶
用于汽車行業的黃麻、玻璃和混合黃麻/玻璃纖維增強聚合物複合材料的粘合接頭。粘合接頭已被證明是各行各業(即汽車、航空、船舶
用于汽車行業的黃麻、玻璃和混合黃麻/玻璃纖維增強聚合物複合材料的粘合接頭。粘合接頭已被證明是各行各業(即汽車、航空、船舶
用于汽車行業的黃麻、玻璃和混合黃麻/玻璃纖維增強聚合物複合材料的粘合接頭。粘合接頭已被證明是各行各業(即汽車、航空、船舶
用于汽車行業的黃麻、玻璃和混合黃麻/玻璃纖維增強聚合物複合材料的粘合接頭。粘合接頭已被證明是各行各業(即汽車、航空、船舶
用于汽車行業的黃麻、玻璃和混合黃麻/玻璃纖維增強聚合物複合材料的粘合接頭。粘合接頭已被證明是各行各業(即汽車、航空、船舶

繼續閱讀