生物启发螺旋结构玄武岩纤维/环氧复合材料的三点弯曲、层间剪切和冲击强度：对比实验分析

摘要整理

本研究以鱼鳞等自然界高阶螺旋结构为灵感，研究了玄武岩纤维/环氧树脂复合材料（BPC）的力学特性。采用20层生物启发BPC复合材料，分别制备单螺旋层叠序列（[90/80/70/60/50/40/30/20/10/0]s）和双螺旋层叠序列（[130/40/120/30/110/20/100/10/90/0]s）试样。采用手工铺层工艺结合真空袋压法制造复合材料层板。层叠设计显著影响两种螺旋结构的力学性能，包括承载能力、变形量、能量吸收和破坏模式。在弯曲加载下，试样主要表现出弯曲和扭转复合破坏模式（源于特定纤维取向产生的扭转效应），从而提高了能量吸收能力。单螺旋层板的弯曲强度比双螺旋层板高28.8%。相比之下，双螺旋层板的层间剪切强度（ILSS）和冲击抗性分别比单螺旋层板高46.8%和19.4%。本对比实验分析为优化传统层叠序列设计提供了参考，深化了对生物启发复合材料力学响应的理解。

相关论文