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全湿热场下碳纤维/环氧树脂复合材料弯曲性能及寿命预测

牛一凡 李璋琪 朱晓峰

牛一凡, 李璋琪, 朱晓峰. 全湿热场下碳纤维/环氧树脂复合材料弯曲性能及寿命预测[J]. 复合材料学报, 2020, 37(1): 104-112. doi: 10.13801/j.cnki.fhclxb.20190517.002
引用本文: 牛一凡, 李璋琪, 朱晓峰. 全湿热场下碳纤维/环氧树脂复合材料弯曲性能及寿命预测[J]. 复合材料学报, 2020, 37(1): 104-112. doi: 10.13801/j.cnki.fhclxb.20190517.002
NIU Yifan, LI Zhangqi, ZHU Xiaofeng. Flexural properties and life-time estimation of carbon fiber/epoxy composite under hygrothermal conditions[J]. Acta Materiae Compositae Sinica, 2020, 37(1): 104-112. doi: 10.13801/j.cnki.fhclxb.20190517.002
Citation: NIU Yifan, LI Zhangqi, ZHU Xiaofeng. Flexural properties and life-time estimation of carbon fiber/epoxy composite under hygrothermal conditions[J]. Acta Materiae Compositae Sinica, 2020, 37(1): 104-112. doi: 10.13801/j.cnki.fhclxb.20190517.002

全湿热场下碳纤维/环氧树脂复合材料弯曲性能及寿命预测

doi: 10.13801/j.cnki.fhclxb.20190517.002
基金项目: 国家自然科学基金(51402356);中央高校基本科研业务费中国民航大学专项资金(3122017112)
详细信息
    通讯作者:

    牛一凡,博士,副教授,硕士生导师,研究方向为复合材料耐久性及力学性能损伤机制,E-mail:yifan.niu@foxmail.com

  • 中图分类号: TB332

Flexural properties and life-time estimation of carbon fiber/epoxy composite under hygrothermal conditions

  • 摘要: 以碳纤维/环氧树脂(T700/TR1219B)复合材料为研究对象,采用湿度场和温度场单一及耦合的方式,研究了不同湿热环境下其弯曲性能的变化,通过断口形貌和表面粗糙度表征,分析其湿热损伤机制。结果表明:T700/TR1219B复合材料的弯曲性能受湿度场和温度场影响明显,当吸湿率达到2%时,弯曲强度从干态的1 440.60 MPa下降到1 081.07 MPa;随温度的升高弯曲性能呈下降趋势,且在玻璃化转变温度Tg所在温度区间发生陡降,当环境温度为180℃时,弯曲模量和弯曲强度分别下降了71.18%和93.32%;高温高湿环境下弯曲性能陡降的温度区间前移,且性能衰减并非单一湿度场和温度场下衰减量的简单叠加。通过微观形貌分析发现,湿度场主要导致树脂水解脱黏,温度场下树脂形态破坏严重,而湿热耦合场对纤维与树脂均产生较大程度的损伤。考虑湿度场和温度及湿热耦合相关项,建立并验证了全湿热场下剩余弯曲强度模型,结合湿热老化时间、环境当量等参数提出T700/TR1219B复合材料的寿命预测模型。

     

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出版历程
  • 收稿日期:  2019-01-06
  • 刊出日期:  2020-01-15

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