含二氧化硅纳米粒子的凯夫拉/环氧纤维增强复合材料层板的轴向和侧向屈曲分析

摘要整理

本研究通过实验方法系统研究了二氧化硅纳米粒子（NS）对凯夫拉/环氧纤维增强复合材料层板屈曲特性的影响。采用真空辅助树脂传递模塑（VARTM）工艺制备了不同纳米粒子质量分数（0.0、0.5、1.0、1.5和2.5 wt%）的复合材料试样，并对其进行了轴向和侧向屈曲测试。为深入分析纳米粒子含量对屈曲性能的影响，还对不同长度（125、150、175、200和225 mm）的试样进行了屈曲测试。采用扫描电子显微镜（SEM）观察了各试样关键区域的形貌和失效机制。研究结果表明：二氧化硅纳米粒子的加入提高了轴向和侧向屈曲的临界屈曲载荷值。当纳米粒子含量为1.5 wt%时，凯夫拉/环氧复合材料层板的轴向和侧向屈曲临界载荷达到最大值。进一步增加纳米粒子含量反而导致临界屈曲载荷下降，这主要是由于纳米粒子与环氧树脂基体之间界面粘结不良，以及纳米粒子团聚现象的出现。试样长度的减小显著提高了轴向和侧向屈曲特性。本研究结果可用于设计具有高屈曲抗性的复合材料，特别适用于高层建筑、结构桥梁、屋顶和铁轨等承载可能影响结构稳定性和功能性的应用领域。

相关论文