水浸置对玻璃纤维/环氧树脂复合材料几何形态和拉伸强力的影响研究

摘要

纤维增强复合材料作为复合材料三种之一，凭借着重量轻、强度高、弹性模量大、耐腐蚀性好等众多优点，被广泛的应用于我们的生活之中。作为增强纤维的种类主要有：玻璃纤维、碳纤维、硼纤维等；而基体材料也可以分为热塑性和热固性两种。其中增强纤维以玻璃纤维为代表运用得比较广泛，原因在于它不仅强度高而且相比其他纤维更容易制得，且价格适宜,所以本课题选择其为复合材料的增强纤维部分。而基体材料，环氧树脂凭借着固化物粘结性高、耐热性高、机械性能优等优势也被选为此次课题的材料之一。
　　玻璃纤维/环氧树脂复合材料凭借着强度高、模量大，但价格适中的优点已经被广泛地运用于国防建设，体育器材以及我们日常生活之中。例如，用于地下电信电缆管道，单双人划艇的船身，工业用存储罐外身等。但是，长期置身于潮湿环境下会对它们物理机械性能有着不可避免的影响，会减弱其抗腐蚀性能和强度。尽管之前有众多学者针对潮湿环境下对于玻璃纤维/环氧树脂的复合材料有过一些研究，但是大多集中于酸性环境下、碱性环境下抑或是人工海水中，关于水的种类或是直接采用真实水源为研究对象的还是相对比较有限。
　　所以本课题将以纯环氧树脂为参照物，以玻璃纤维/环氧树脂复合材料为研究主体，深入探索不同种类水（蒸馏水、河水和海水）对其几何形态和物理机械性能的影响。
　　在本研究中，复合材料主要通过开放式模具制成并且严格按照ASTM638标准切割成型。将复合材料试样被浸置在不同种类的水中，每隔一定时间记录试验样品的几何形态参数并进行比较。通过单因子试验，研究水浸置对玻璃纤维/环氧树脂复合材料试样厚度、长度、质量和体积的影响。在上述研究的基础上，课题对被浸置在不同种类水中的试样的物理机械性能进行了测试，并进一步比较探讨。
　　为了分析实验的准确性，本课题对某一组的实验数据做了不确定度分析，进一步分析了测试中的主要不确定度来源以及影响因素。最后对今后相关的实验研究提出了展望与建议。

目录

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一．绪 论

1.1 纤维增强复合材料增强纤维的种类

1.2 纤维增强复合材料基体的种类

1.3复合材料的吸水机理

1.4本课题的研究背景和意义

1.5本课题的研究内容

二 试验方案及操作步骤

2.1 试验方法

2.2 试验方案设计

2.3 试验操作步骤

2.4 试验结果计算方法

三 水浸置对玻璃纤维/环氧树脂复合材料几何形态的研究

3.1 水浸置对于材料浸置前后厚度的影响

3.2 水浸置对于材料浸置前后长度的影响

3.3 水浸置对于材料浸置后质量的影响

3.4 水浸置对于材料浸置前后体积的影响

3.5 质量变化率和厚度变化率的进一步分析

3.6 本章小结

四 水浸置对玻璃纤维/环氧树脂复合材料力学性能的研究

4.1 纯环氧树脂材料在浸置前后的力学性能

4.2 玻璃纤维/环氧树脂复合材料在浸置前后的力学性能

4.3 纯环氧树脂材料和玻璃纤维/环氧树脂复合材料力学性能的比较

4.4 本章小结

五 试验不确定度分析

5.1 测量不确定度评定流程简介

5.2 试验过程的不确定度评定

5.3 试验过程中的各测量指标不确定度分量和量化的计算

5.4 结果讨论

5.5 本章小结

六 结论与展望

6.1 主要结论

6.2 不足与展望

参考文献

附录

附录1 纯环氧树脂材料和玻璃纤维/环氧树脂复合材料试样的几何形态变化情况

附录2 纯环氧树脂材料和玻璃纤维/环氧树脂复合材料试样的力学性能变化情况

致谢