胶粘剂和CFRP吸湿对复合材料粘接接头失效的影响

作     者：秦国锋 糜沛纹 那景新 QIN Guo-feng;MI Pei-wen;NA Jing-xin

作者机构：广西师范大学职业技术师范学院广西桂林541004 吉林大学汽车仿真与控制国家重点实验室吉林长春130022 

出 版 物：《交通运输工程学报》 (Journal of Traffic and Transportation Engineering)

年 卷 期：2021年第21卷第5期

页      面：149-160页

核心收录：

学科分类：08[工学] 080204[工学-车辆工程] 0827[工学-核科学与技术] 0805[工学-材料科学与工程（可授工学、理学学位）] 0802[工学-机械工程] 0701[理学-数学] 0702[理学-物理学] 

基　　金：国家自然科学基金项目(52102473,51775230) 广西科技计划项目(桂科AD20159010)。 

主　　题：汽车工程 胶粘剂 CFRP 粘接接头 吸湿 失效 解耦 

摘      要：对胶粘剂和复合材料的影响进行解耦;采用常温环境分别对胶粘剂、碳纤维增强树脂基复合材料(CFRP)和CFRP/铝合金粘接接头进行不同时间周期的浸泡,研究了不同应力状态对粘接接头失效的影响;以准静态失效测试的失效强度和失效模式分析为主,结合傅里叶变换红外光谱仪分析、差示扫描量热法分析和扫描电子显微镜分析,分别研究胶粘剂和CFRP吸湿后的失效机理,揭示了吸湿对复合材料粘接接头失效的影响机理。分析结果表明:胶粘剂在吸湿30 d后发生了水解,失效强度下降约53.7%,失效应变约为原来的3.2倍;CFRP吸湿后表面粘附性降低,容易引起界面失效,但打磨之后能够得到改善,CFRP吸湿后纤维/基体界面力学性能降低,在正应力状态下更容易造成纤维撕裂;CFRP/铝合金粘接接头的失效强度在吸湿30 d后下降了约23%,失效断面中胶粘剂出现了韧性断裂和界面失效;通过对胶粘剂、CFRP和CFRP/铝合金粘接接头吸湿后的失效分析,发现剪应力状态下的CFRP/铝合金粘接接头失效主要受胶粘剂吸湿后的性能下降影响,其次是界面失效的影响,而正应力状态下的CFRP/铝合金粘接接头失效还受CFRP性能下降造成的纤维撕裂影响。