玄武岩纤维和芳纶纤维增强混杂复合材料与聚氯乙烯(PVC)芯材的力学性能评估

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本研究调查了由玄武岩纤维(B)和芳纶纤维(A)增强皮层与PVC泡沫芯材组成的夹层复合材料的力学性能，重点关注纤维混杂和堆积顺序的影响。通过拉伸、弯曲和25 J冲击试验评估了单层和混杂结构的性能。单层玄武岩结构(B₅/PVC/B₅)表现出较低的拉伸强度(平均~109.5 MPa)但具有更高的弯曲模量(平均~36.7 GPa)，相比之下芳纶皮层(A₅/PVC/A₅)的拉伸强度更高(平均~136.7 MPa)。芳纶皮层(A₅/PVC/A₅)表现出更高的弯曲应变(平均~1.35%)，表明延伸性更好。混杂结构平衡了这些性能；BA-PVC排列(B₃A₂/PVC/A₂B₃)在冲击下实现了最优的能量吸收(平均~25 J)，优于AB-PVC结构(A₂B₃/PVC/B₃A₂)(平均~20 J)。拉伸试验表明B₅/PVC/B₅显示最高应变(平均~9.56%)。弯曲试验证实B₅/PVC/B₅具有最高的强度(43.7 MPa)和模量(36.7 GPa)。堆积顺序严格控制破坏模式，玄武岩主导的外层优先考虑刚度但易发生突然的芯层剪切破坏，而芳纶外层通过渐进式基体开裂和纤维桥接增强了损伤容限。PVC芯材的低剪切模量加剧了刚性混杂材料中的分层，突出了界面粘合作为关键限制因素的重要性。研究表明BA-PVC结构(芳纶外层/玄武岩内层)最优地平衡了强度、延伸性和抗冲击性能。

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