濕熱老化對碳纖維-環(huán)氧樹脂板材拉伸疲勞性能的影響.pdf

1、 國內圖書分類號：TB332 學校代碼：10213 國際圖書分類號：624 密級：公開 工學碩士學位論文 工學碩士學位論文 濕熱老化對碳纖維/環(huán)氧樹脂板材拉伸疲勞性能的影響 碩 士 研 究 生 ： 方 毅 導 師 ： 咸貴軍 教授 申 請 學 位 ： 工學碩士 學 科 ： 土木工程材料

2、所 在 單 位 ： 土木工程學院 答 辯 日 期 ： 2016 年 12 月 授予學位單位 ： 哈爾濱工業(yè)大學 哈爾濱工業(yè)大學工學碩士論文 -I- 摘 要 碳纖維增強高分子復合材料（CFRP）由于比強度與比模量大、密度小、耐久性好、 可加工性優(yōu)異等特點廣泛應用于土木工程領域。 與其它工程材料一樣， CFRP適用于特定的環(huán)境條件，其中濕熱老化對復合材料力學性能影響最為嚴重。此外承力復合材料構件還要承受復雜的外荷載

3、作用，濕熱老化與交變外荷載均嚴重影響 FRP 材料的使用性能，但目前濕熱老化對 CFRP 疲勞性能的影響尚未有較為精確的評價體系，一定程度上限制了 CFRP 在土木工程領域中的應用。 本文采用升溫加速試驗方法，系統(tǒng)研究了單向連續(xù)碳纖維布增強環(huán)氧樹脂濕法成型板材，在水浸泡下長期性能的退化以及水浸泡對拉伸疲勞性能的影響。研究內容主要包括：1）20° C、40° C 和 60° C 水浸泡后 CFRP 板材的吸水

4、率、拉伸強度、拉伸模量及熱力學性能隨浸泡時間的變化規(guī)律；2）未浸泡處理的 CFRP 板材在不同應力水平下的拉伸疲勞性能，并通過不同的 S-N 曲線模型對 CFRP 板材進行拉伸疲勞壽命預測，揭示了 CFRP 板材的拉伸疲勞損傷機理；3）20° C、40° C 和60° C 水浸泡后 CFRP 板材在相同應力水平下的拉伸疲勞性能隨浸泡時間的變化規(guī)律，并通過 SEM 圖像、拋磨圖像揭示其影響機理。 試驗結果表明

5、：1）CFRP 板材的吸水過程符合兩階段水吸收模型，最大吸水量隨浸泡溫度和時間增加而不斷增多，由于水分子的溶脹、塑化及水解作用，水浸泡后樹脂基體的性能發(fā)生退化， 導致 CFRP 板材的整體力學和熱力學性能降低；2）隨著應力水平的增大，未浸泡的 CFRP 板材的拉伸疲勞壽命逐步降低，采用Whitney 模型和 Sendeckyj 模型擬合結果表明：在 85%的可靠度下 CFRP 板材能分別在 67.87%和 71.85%的抗拉承載力下經過