剪切增稠流体对芳纶、玄武岩和碳纤维增强复合材料冲击性能的增强效应研究——基于SHPB测试

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本研究采用分离式Hopkinson压杆（SHPB）测试方法，表征了浸渍剪切增稠流体（STF）的纤维增强复合材料（FRP）在高应变率冲击下的性能。制备了三种纤维增强复合材料——芳纶纤维增强复合材料（AFRP）、玄武岩纤维增强复合材料（BFRP）和碳纤维增强复合材料（CFRP），分别浸渍15 wt.%和20 wt.%的STF，开发出FRP-STF复合材料。研究结果表明，STF浸渍显著增强了AFRP、BFRP和CFRP的高应变率冲击性能，但对不同类型FRP的增强效果存在差异。在3800 s⁻¹应变率下，当STF质量分数为20%时，BFRP应力峰值增长率最高，达58.9%；而能量吸收峰值增长最优的是AFRP，达226.8%。在6100 s⁻¹应变率下，AFRP-20%STF的应力响应最优，CFRP-20%STF的能量吸收峰值达710.5 J，约为纯CFRP的2.3倍，这一趋势在单位密度能量吸收曲线上也得到体现。研究还表明三种FRP均表现出显著的应变率效应，尤其在能量吸收峰值方面，最大增长率分别为101.9%、710.7%和1070.5%。

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