碳纤维增强复合材料面板与玻纤增强硬质聚氨酯泡沫夹芯结构的弯曲和压缩性能研究

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夹芯复合材料结构在航空航天应用中应用广泛。航空器部件需具备高强度和轻量化特性。本研究制备了以碳纤维增强复合材料（CFRP）为面板、不同玻纤含量的磨碎玻纤增强硬质聚氨酯泡沫为芯材的夹芯结构，并系统研究了泡沫中玻纤含量对夹芯结构力学性能的影响。通过弯曲试验和压缩试验评估了夹芯结构的力学性能，采用光学显微镜观察了不同玻纤含量下聚氨酯复合泡沫的微观形貌。弯曲试验结果表明，随着磨碎纤维含量增加，弯曲力、面板应力和芯材剪切应力均有提升，在10 wt.%含量时达到最大值，之后下降。压缩模量和强度在20 wt.%含量时达到峰值，随后下降。聚氨酯复合泡沫压缩强度的提高使弯曲加载失效模式从面板开裂转变为芯材剪切失效。在8~10 wt.%含量范围内出现弯曲失效模式的过渡。泡沫密度随玻纤含量增加而增加，10 wt.%含量时密度增加20%，30 wt.%含量时增加47%。在30 wt.%含量时，光学显微镜图像显示泡沫出现壁厚变薄和壁面破裂现象，这是导致夹芯结构力学性能下降的主要原因。

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