碳纤维／环氧预浸料摩擦滑移特性测试及其变化规律

    
       带曲率的复合材料层合结构在制备过程中，预浸料铺层之间、预浸料铺层与模具之间会发生摩擦滑移行为，其滑移程度影响复合材料的制造质量。本文采用白行建立的预浸料摩擦滑移特性测试装置，针对碳纤维／环氧树脂预浸料体系，测试分析了不同工艺条件下，预浸料铺层与铺层之间，以及预浸料铺层与钢模具、铝模具和橡胶模具材料之间的摩擦滑移特性。实验结果表明，温度变化会改变预浸料铺层间的摩擦机制，而外压变化不改变预浸料铺层间的摩擦机制较高的温度或较小的外加压力会减小预浸料铺层的摩擦阻力，有利于预浸料铺层的滑移运动；预浸料铺层与模具材料之间的摩擦滑移特性与模具材料的表面粗糙度有关，其摩擦阻力受温度影响更明显，而受外压影响变化较小。

      随着复合材料在航空领域的应用逐渐增多，制件形式也日趋复杂化，而采用预浸料制造层合结构是复合材料用于飞机构件的最主要形式之一。对于结构复杂的复合材料构件，尤其是含有曲率结构的复合材料制件，在预浸料的铺叠过程以及采用热压罐或真空袋T艺制备过程中，预浸料铺层与铺层之间，预浸料铺层与模具之间通常会发生相对运动，从而实现曲率结构的成型。

      在复合材料成型过程中，预浸料铺层的相对运动行为受到各种T艺因素的影响，如温度、压力等，从而增加了复合材料构件成型过程中物理、化学变化的复杂性，进一步决定了制件的最终质量。文献[7]的研究表明，预浸料的摩擦阻力明显影响蜂窝夹芯复合材料芯材的破坏模式。文献[3]、文献[8]和文献[10]指出，在复合材料制件的翘曲变形研究中不可忽略预浸料铺层的摩擦滑移行为。此外，预浸料与模具之间的相互作用对制件的密实过程也有较大影响。因此，深入分析成型过程中预浸料的摩擦滑移特性对研究复合材料制件的成型机理具有重要的意义。

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