孔隙對纖維增強聚合物基復合材料層壓板力學性能影響的研究進展

       從理性層面研討了孔隙率、孔隙形態和孔隙大小等對復合材料結構力學性能的影響；從實驗角度闡述了含孔隙復合材料的性能模擬、細觀機制模型和有限元模型的研究進展；指出了纖維增強聚合物基復合材料孔隙問題的未來研究方向。

       由于纖維增強聚合物基復合材料與金屬材料相比具有比強度、比模量高和良好的抗疲勞等特點，因此在航空、航天領域中應用越來越廣泛。國外第四代軍用飛機的結構重量系數已達到27%～28%。未來以F- 22為目標的背景飛機的復合材料用量比例需求為35%左右，其中碳纖維復合材料將成為主體材料。國外一些輕型飛機和無人駕駛飛機，已實現了結構的復合材料化。

       聚合物基復合材料加工過程產生的孔隙缺陷越來越受到人們的重視。這是因為在加工過程中孔隙的產生幾乎是不可避免的，但孔隙的存在會對力學性能產生有害影響，因此，對碳纖維復合材料內孔隙及其對力學性能的影響進行綜合評價是非常必要的，對保證碳纖維復合材料結構的可靠性、防止意外事故的發生以及節約復合材料加工成本意義重大。

       復合材料結構形式、服役載荷及使用環境都相當復雜，復合材料初始缺陷影響和損傷在跨層次結構中的發展、蔓延、傳播并最終導致材料破壞與結構失效的機制復雜。因此，如何建立復合材料有效性能試驗表征與評價體系，發展高精度的預報理論與方法，有效預測復合材料結構長時間服役環境下的性能蛻變規律，確定科學合理的復合材料結構失效判據，定量化評價復合材料結構的可靠性和安全性，是復合材料工作者面臨的重要課題。為保證復合材料生產使用過程中的安全性，必須對材料內部的缺陷尤其是孑L隙有清楚的認識。因為它很難在加工時去除，而且加工重復性差，這樣就大大地降低了碳纖維復合材料結構的質量。在航空航天領域材料應用可靠性要求較高，因此，孔隙率、孔隙形態、孔隙大小等對力學性能影響的綜合評價研究在航空航天材料的應用中具有重要意義。

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