曲面碳/碳蜂窝制备及其均布载荷下的力学性能

作     者：武豪 李玮洁 张中伟 刘愚 雷宇 史文童 董志超 

作者机构：北京理工大学先进结构技术研究院 北京交通大学土木建筑工程学院 中南大学粉末冶金研究院 山东理工大学材料科学与工程学院 

出 版 物：《复合材料学报》 (Acta Materiae Compositae Sinica)

年 卷 期：2024年第41卷第9期

页      面：4932-4941页

核心收录：

学科分类：1201[管理学-管理科学与工程(可授管理学、工学学位)] 0817[工学-化学工程与技术] 08[工学] 081402[工学-结构工程] 0805[工学-材料科学与工程（可授工学、理学学位）] 080502[工学-材料学] 0703[理学-化学] 0802[工学-机械工程] 0814[工学-土木工程] 0812[工学-计算机科学与技术（可授工学、理学学位）] 

基　　金：国家重点研发计划(2022YFB3706100)~~ 

主　　题：碳/碳复合材料 曲面蜂窝 均布载荷 破坏模式 轻量化结构 

摘      要：精密仪器对承载平台结构的要求不断提高，蜂窝结构由于其轻质和超高稳定性的特点而受到广泛关注。为了满足异形复合材料承载平台的需求，本文采用热压成型和树脂浸渍碳化-化学气相沉积(Chemical vapor deposition,CVD)相结合的工艺制备了不同规格曲面碳/碳蜂窝结构试样，而后根据曲面蜂窝的结构特点和服役环境，设计了均布载荷的测试方法对不同试样进行压缩试验，分析了蜂窝厚度、铺层角度、曲率半径等因素对曲面蜂窝力学性能的影响规律。结果表明：当蜂窝的径向厚度增大时，蜂窝壁屈曲程度增大，蜂窝双层壁处所受载荷增大，胶粘面开裂倾向更加显著；当蜂窝纤维取向由0°至45°转变蜂窝壁皱曲转变方式为不皱曲-韧性皱曲-塑性皱曲；当曲面蜂窝的曲率半径减小时，其破坏模式逐渐由双层壁脱粘开裂向蜂窝壁的屈曲断裂转变。本文制备的曲面碳/碳蜂窝压缩强度达到1.48 MPa，具备良好的力学性能，可以满足日益复杂化的航天结构承载需求。