● 摘要
碳纤维及其复合材料由于轻质高强等优点广泛在各个领域中应用，全面合理的评价其力学性能，对最大程度发挥碳纤维复合材料的特性具有重要的意义。目前，对于碳纤维力学性能的研究主要集中在拉伸性能上，压缩性能的研究很少，而对于高性能碳纤维，其复合材料压缩性能往往明显低于拉伸性能，极大影响了其应用效益，因此科学准确测试表征碳纤维的压缩性能对碳纤维研制和应用都有重要意义。本论文针对浸胶固化的碳纤维复丝，设计建立了碳纤维复丝压缩性能测试方法。采用所建立方法对东丽T700S、T300B等碳纤维进行压缩性能测试，研究了制样条件、测试条件对碳纤维复丝压缩强度测试结果及破坏模式的影响，进而针对T800级碳纤维研究了树脂基体种类对复丝压缩性能的影响，制定了适合T300级、T700级和T800级碳纤维复丝压缩性能的测试规范。
本文在建立复丝压缩性能测试方法时设计了制样模具与压缩测试夹具，在前人工作的基础上，主要针对制样效率和测试过程中保证轴向受压两个方面进行改进，通过理论计算并结合实际的实验结果，确定了能够保证试样正常压缩破坏的测试段长度，实验结果表明，所建立的方法操作简单，测试结果分散性小，证明了碳纤维复丝压缩性能测试方法的合理性。
在研究制样条件、测试条件对碳纤维复丝压缩性能测试结果的影响时，主要考察了复丝含胶量、复丝浸胶固化的张力、复丝试样端部包埋树脂、测试速度、预加载、测试段长度等因素。实验结果表明，除预加载以外，所考察因素对测试过程及结果均具有明显影响，当端部树脂为环氧树脂HJ-966、测试速度为1mm/min、测试段长度为1.5mm时，且复丝含胶量和复丝浸胶固化张力适中时，测得的以环氧BHC-166为树脂基体的T700级和T300级碳纤维复丝压缩强度较高，离散性较小。
本文研究了环氧树脂基体种类对几种T800级碳纤维复丝压缩性能及拉伸性能的影响，发现树脂基体的种类对T800级碳纤维复丝力学性能影响显著。通过对比分析本文测得的不同种类碳纤维复丝的压缩强度及压缩强度与其拉伸强度的比值，进一步分析了所建方法的特点。