将实验样品碳纤维复合材料夹芯板按照纤维方向
栏目:行业新闻 发布时间:2019-05-13 10:28

  碳纤维复合材料具有高强度、低密度,以及极低的X射线吸收率等特点,在医疗放射领域,采用碳纤维复合材料做面板,中间为泡沫夹芯的“三明治”结构作为支撑病人并透过射线的床板,其X射线透过性能、成像清晰度、刚性和强度均明显优于传统聚碳酸酯板。

  为了确保医疗精度,许多床板都要求有合适的铝当量的同时,还要有出色的刚性和强度,保证医疗床在工作时的变形量足够小。碳纤维是一种各相异性的材料,而泡沫夹芯层也与表层的碳纤维复合材料面板性能不一致,所以挪恩的研发团队在进行试验时没有简单的应用各相同性材料的载荷变形公式,而是着重对泡沫夹芯结构碳纤维复合材料的理论载荷变形与实测的载荷变形进行比较。

  本次实验采用了WDW—T100微机控制电子万能试验机,实验机级别0.5,最大量程10t。将实验样品碳纤维复合材料夹芯板按照纤维方向切割成试样条,利用万能试验机测试样品在相同跨度下,中点任意集中载荷下的变形量,作为A组数据,另外以切割成的试样尺寸为模型,利用“三明治”解雇载荷变形量计算公式,计算出一组理论载荷变形量。

  根据挪恩研发团队得到的试验数据,我们很明显可以看出理论计算所得的载荷—变形量曲线为一等斜率直线,而实测的载荷—变形量曲线在开始时也近似为一条斜线,但到达某个点后,变形量突然增加聚类,变现为曲线的突然上升。据此,挪恩团队进行了细致分析,在临界点以前,碳纤维复合材料夹芯试样条在受力是,产生的是泡沫夹心结构的整体弯曲变形;而到临界点之后,主要是中间泡沫夹芯层的压缩变形,并且在临界点以前实测的变形量比理论计算的变形量要小。

  将试验样品与医疗床理论计算值进行比较,假设医疗床的跨度是试验样品的14倍,即L=2016mm,宽度是试验样品的40倍,即b=520mm,通过公式计算可以得出相应的变形量,可以看出试样条的变形主要以剪切变形为主,而床板的变形这是弯曲和剪切共同作用的结果,且弯曲变形所占比例达。并且虽然床板的窗宽都增加了,但是总的变形量反而比试样要小。

  1、“三明治”结构存在着一个集中载荷临界点。当集中载荷不超过临界点时的变形情况,可以用“三明治”结构变形理论来解释。在临界点以下载荷与变形量基本呈线、虽然理论计算的结果比实测结果要大,但是临界点前的载荷—变形量曲线斜率相近,这从侧面印证了“三明治”结构变形计算公式的准确性,利用这套公式来设计泡沫夹心结构的医疗床板是可靠的,也具备了一定的安全系数保障。

  3、作为典型泡沫夹芯结构的医疗床,也必定有一个集中载荷临界点。由于公式的可靠性,我们可以通过理论计算得出一个简单理论:医疗床的集中载荷变形是剪切、弯曲共同作用的结果,这与小试样以剪切变形为主有很大区别。

  苏州挪恩复合材料成立于2017年5月,系苏州纳磐新材料科技有限公司子公司,致力于以碳纤维为代表的高性能纤维的研发及其制品加工,可为客户提供碳纤维产品的结构设计、CAE分析、模具工装的设计及加工、性能分析检测到量产为一体的综合解决方案,与国内诸多企业都建立了良好的合作关系,并且多次参与了中国航天科工等军工类企业的产品研发。