精密機(jī)床用鉬纖維增強(qiáng)樹(shù)脂基復(fù)合材料

第1 章　樹(shù)脂基復(fù)合材料 1
　1.1　樹(shù)脂基復(fù)合材料的特點(diǎn)及研究現(xiàn)狀 2
　　1.1.1　樹(shù)脂基復(fù)合材料的特點(diǎn) 2
　　1.1.2　國(guó)外研究現(xiàn)狀 3
　　1.1.3　國(guó)內(nèi)研究現(xiàn)狀 5
　1.2　鉬纖維增強(qiáng)樹(shù)脂基復(fù)合材料的組分構(gòu)成與制備工藝 6
　　1.2.1　骨料系統(tǒng) 6
　　1.2.2　樹(shù)脂系統(tǒng) 8
　　1.2.3　增強(qiáng)纖維 11
　　1.2.4　鉬纖維增強(qiáng)樹(shù)脂基復(fù)合材料的制備工藝 12
　1.3　樹(shù)脂基復(fù)合材料力學(xué)性能表征 13
　　1.3.1　細(xì)觀力學(xué)性能表征 13
　　1.3.2　宏觀力學(xué)性能表征 18

第2 章　鉬纖維增強(qiáng)樹(shù)脂基復(fù)合材料界面應(yīng)力傳遞機(jī)制 21
　2.1　樹(shù)脂基復(fù)合材料界面作用機(jī)理 22
　2.2　埋置狀態(tài)下的鉬纖維-基體應(yīng)力傳遞機(jī)制 24
　　2.2.1　理想鉬纖維增強(qiáng)基體應(yīng)力傳遞和軸向彈性模量預(yù)測(cè) 24
　　2.2.2　考慮纖維末端應(yīng)力的鉬纖維增強(qiáng)基體應(yīng)力傳遞 28
　　2.2.3　應(yīng)力分布有限元分析 29
　2.3　拉拔狀態(tài)下的鉬纖維-基體應(yīng)力傳遞機(jī)制 30
　　2.3.1　鉬纖維黏結(jié)/脫黏時(shí)的應(yīng)力分布 31
　　2.3.2　纖維細(xì)觀結(jié)構(gòu)參數(shù)對(duì)應(yīng)力分布的影響 34

第3 章　基體對(duì)鉬纖維增強(qiáng)樹(shù)脂基復(fù)合材料力學(xué)性能影響 39
　3.1　界面黏結(jié)強(qiáng)度測(cè)試方法 40
　　3.1.1　微脫黏法 40
　　3.1.2　單纖維拉拔法 41
　　3.1.3　纖維臨界長(zhǎng)度斷裂法 42
　3.2　潤(rùn)濕理論及表征 44
　　3.2.1　接觸角 44
　　3.2.2　表面自由能與黏附功 44
　3.3　基體潤(rùn)濕性能 47
　　3.3.1　黏附功測(cè)試 47
　　3.3.2　樹(shù)脂固化劑配比對(duì)潤(rùn)濕性的影響 48
　3.4　基體力學(xué)性能 50
　　3.4.1　基體單軸拉伸力學(xué)性能測(cè)試 50
　　3.4.2　樹(shù)脂固化劑配比對(duì)基體力學(xué)性能的影響 53
　3.5　樹(shù)脂固化劑配比對(duì)界面黏結(jié)性能的影響 58
　　3.5.1　鉬纖維-基體界面黏結(jié)強(qiáng)度測(cè)試 58
　　3.5.2　鉬纖維-基體界面黏結(jié)性能 59
　　3.5.3　鉬纖維-基體界面黏結(jié)強(qiáng)度與黏附功關(guān)系初探 61
　3.6　鉬纖維增強(qiáng)樹(shù)脂基復(fù)合材料力學(xué)性能 62
　　3.6.1　鉬纖維增強(qiáng)樹(shù)脂基復(fù)合材料力學(xué)強(qiáng)度測(cè)試 62
　　3.6.2　樹(shù)脂固化劑配比對(duì)鉬纖維增強(qiáng)樹(shù)脂基復(fù)合材料力學(xué)性能影響 63
　3.7　鉬纖維增強(qiáng)樹(shù)脂基復(fù)合材料載荷-應(yīng)變研究 66
　　3.7.1　樹(shù)脂基復(fù)合材料載荷-應(yīng)變測(cè)試 66
　　3.7.2　樹(shù)脂基復(fù)合材料典型測(cè)點(diǎn)載荷-應(yīng)變分析 68
　　3.7.3　樹(shù)脂基復(fù)合材料典型測(cè)點(diǎn)載荷-應(yīng)變有限元分析 72

第4 章　纖維表面性能對(duì)鉬纖維增強(qiáng)樹(shù)脂基復(fù)合材料力學(xué)性能影響 76
　4.1　表面處理對(duì)鉬纖維結(jié)構(gòu)和性能的影響 77
　　4.1.1　酸化處理對(duì)鉬纖維結(jié)構(gòu)和性能影響 77
　　4.1.2　氣相氧化處理對(duì)鉬纖維結(jié)構(gòu)和性能影響 79
　　4.1.3　偶聯(lián)處理對(duì)鉬纖維結(jié)構(gòu)和性能影響 81
　4.2　新、舊鉬纖維表面形貌AFM 分析 84
　　4.2.1　新、舊鉬纖維表面粗糙度測(cè)試 84
　　4.2.2　新、舊鉬纖維表面粗糙度分析 85
　4.3　基體潤(rùn)濕性能 88
　　4.3.1　黏附功測(cè)試 88
　　4.3.2　纖維表面性能對(duì)潤(rùn)濕性影響 88
　4.4　纖維拉伸強(qiáng)度 90
　　4.4.1　單根鉬纖維拉伸強(qiáng)度測(cè)試 90
　　4.4.2　纖維表面性能對(duì)拉伸強(qiáng)度影響 91
　4.5　纖維表面性能對(duì)界面黏結(jié)性能的影響 92
　　4.5.1　鉬纖維-基體界面黏結(jié)強(qiáng)度測(cè)試 92
　　4.5.2　新、舊鉬纖維-基體界面黏結(jié)性能 92
　　4.5.3　改性鉬纖維-基體界面黏結(jié)性能 93
　　4.5.4　鉬纖維-基體界面黏結(jié)強(qiáng)度與黏附功關(guān)系分析 97
　4.6　纖維表面性能對(duì)樹(shù)脂基復(fù)合材料力學(xué)強(qiáng)度影響 99
　　4.6.1　鉬纖維增強(qiáng)樹(shù)脂基復(fù)合材料力學(xué)強(qiáng)度測(cè)試 99
　　4.6.2　新、舊鉬纖維對(duì)樹(shù)脂基復(fù)合材料力學(xué)強(qiáng)度影響 99
　　4.6.3　改性鉬纖維對(duì)樹(shù)脂基復(fù)合材料力學(xué)強(qiáng)度影響 102
　4.7　新、舊鉬纖維增強(qiáng)基體有限元分析 103
　　4.7.1　有限元模型的建立 103
　　4.7.2　強(qiáng)界面結(jié)合狀態(tài)下仿真結(jié)果及分析 106
　　4.7.3　弱界面結(jié)合狀態(tài)下仿真結(jié)果及分析 109

第5 章　纖維形狀對(duì)鉬纖維增強(qiáng)樹(shù)脂基復(fù)合材料力學(xué)性能影響 112
　5.1　纖維形狀分類 113
　5.2　異形鉬纖維拉拔理論模型 113
　　5.2.1　拉拔模型的建立 114
　　5.2.2　異形鉬纖維最大拉拔載荷的計(jì)算 115
　　5.2.3　計(jì)算結(jié)果與分析 116
　5.3　鉬纖維拉拔脫黏過(guò)程 118
　　5.3.1　直線形鉬纖維拉拔脫黏過(guò)程 118
　　5.3.2　異形鉬纖維拉拔脫黏過(guò)程 120
　5.4　纖維形狀對(duì)界面黏結(jié)強(qiáng)度的影響 122
　　5.4.1　異形鉬纖維-基體界面黏結(jié)強(qiáng)度測(cè)試 122
　　5.4.2　異形鉬纖維-基體界面黏結(jié)性能 123
　5.5　異形鉬纖維增強(qiáng)樹(shù)脂基復(fù)合材料力學(xué)強(qiáng)度 127
　　5.5.1　異形鉬纖維增強(qiáng)樹(shù)脂基復(fù)合材料強(qiáng)度測(cè)試 127
　　5.5.2　纖維含量對(duì)樹(shù)脂基復(fù)合材料力學(xué)強(qiáng)度的影響 128
　　5.5.3　纖維形狀對(duì)樹(shù)脂基復(fù)合材料力學(xué)強(qiáng)度的影響 130
　5.6　異形鉬纖維增強(qiáng)基體有限元分析 131
　　5.6.1　有限元模型的建立 131
　　5.6.2　仿真結(jié)果及分析 132

第6 章　樹(shù)脂基復(fù)合材料精密雕銑機(jī)床床身靜、動(dòng)態(tài)性能分析及優(yōu)化 135
　6.1　精密雕銑機(jī)床床身設(shè)計(jì) 136
　6.2　精密雕銑機(jī)床床身受力分析 138
　　6.2.1　工件-工作臺(tái)-導(dǎo)軌受力分析 138
　　6.2.2　橫梁-立柱受力分析 140
　　6.2.3　龍門(mén)座螺栓組連接受力分析 141
　6.3　樹(shù)脂基復(fù)合材料精密雕銑機(jī)床床身靜力學(xué)分析及結(jié)構(gòu)優(yōu)化 142
　　6.3.1　床身有限元模型的建立 142
　　6.3.2　靜力學(xué)仿真結(jié)果及分析 144
　　6.3.3　樹(shù)脂基復(fù)合材料床身結(jié)構(gòu)優(yōu)化 150
　6.4　樹(shù)脂基復(fù)合材料精密雕銑機(jī)床床身動(dòng)態(tài)性能分析 156
　　6.4.1　精密雕銑機(jī)床床身模態(tài)分析 156
　　6.4.2　精密雕銑機(jī)床床身諧響應(yīng)分析 165

參考文獻(xiàn) 171