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湿热环境对碳纤维环氧树脂复合材料弯曲性能的影响

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材料工程 2016年第2期44卷 81-87页

作者：马少华王勇刚回丽许良沈阳航空航天大学机电工程学院沈阳110136 沈阳航空航天大学航空制造工艺数字化国防重点学科实验室沈阳110136

采用不同温度下的三点弯曲测试方法,研究了湿热环境对机织碳纤维环氧复合材料吸湿前后弯曲性能的影响,分析了复合材料的吸湿量、断口形貌、动态力学性能及其加载曲线。结果表明:机织碳纤维环氧复合材料吸湿率较低,其饱和吸湿率仅为0.88... 详细信息

采用不同温度下的三点弯曲测试方法,研究了湿热环境对机织碳纤维环氧复合材料吸湿前后弯曲性能的影响,分析了复合材料的吸湿量、断口形貌、动态力学性能及其加载曲线。结果表明:机织碳纤维环氧复合材料吸湿率较低,其饱和吸湿率仅为0.88%左右。湿热对复合材料弯曲强度的影响要大于对弯曲模量的影响。干态试样的断裂形式都为脆性断裂,湿态试样只有在高温下未发生断裂。吸湿后复合材料的玻璃化转变温度(DMA T_g)为125℃,比干态时下降了16℃。在弯曲变形的前期,载荷和位移曲线都成线性变化,干态试样在载荷达到峰值之前会出现小的波动。湿态试样的后期会有明显的弯折或塑变,而且随着温度的升高这种现象越明显。

关键词：机织碳纤维环氧复合材料湿热环境弯曲性能吸湿量断口形貌动态力学性能

湿热环境下多孔功能梯度圆管的非线性弯曲行为

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力学学报 2024年第1期56卷 141-148页

作者：陈央刘晓军彭旭龙陈得良长沙理工大学土木工程学院长沙410114

圆管作为重要的工程结构,广泛应用于各个领域,其几何特征特殊,传统的梁理论不能满足其内外表面切应力为0的边界条件,采用合适的梁理论对其进行研究至关重要.文章采用一种修正的高阶剪切变形梁理论,研究了湿热环境下多孔功能梯度圆管的... 详细信息

圆管作为重要的工程结构,广泛应用于各个领域,其几何特征特殊,传统的梁理论不能满足其内外表面切应力为0的边界条件,采用合适的梁理论对其进行研究至关重要.文章采用一种修正的高阶剪切变形梁理论,研究了湿热环境下多孔功能梯度圆管的非线性弯曲行为.考虑材料物性与温度相关,基于修正的高阶剪切变形梁理论和von Kármán非线性理论,利用最小势能原理,建立了多孔功能梯度圆管的非线性弯曲控制方程,采用二次摄动法对控制方程进行求解,通过数值算例讨论了孔隙分布模型、孔隙率、梯度指数、内半径、湿度和温度对多孔功能梯度圆管非线性弯曲行为的影响.提出了针对湿热环境下多孔功能梯度圆管的非线性弯曲行为分析方法,得到了该问题的半解析解,将为优化多孔功能梯度圆管的结构和材料参数提供理论依据.结果表明:当孔隙率较大时,非均匀孔隙分布模型比均匀孔隙分布模型的多孔功能梯度圆管具有更好的抗弯曲变形能力,因此在实际轻量化设计过程中,孔隙分布应优先采用非均匀分布模型.

关键词：多孔功能梯度材料湿热环境修正高阶梁理论非线性弯曲几何非线性

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湿热环境下钉孔间隙对复合材料螺栓连接结构静力失效的影响

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高分子材料科学与工程 2024年第10期40卷 97-108页

作者：武涛任鹏朱兆轩方嘉晨耿亚南中国民航大学交通科学与工程学院天津300300 中国民航大学航空工程学院天津300300 中国空气动力研究与发展中心空天技术研究所四川绵阳621000

湿热环境对复合材料连接结构的性能有较大影响。在25℃干态(RTD)和70℃平衡吸湿(ETW)2种环境条件下开展静力拉伸试验,分析了0 mm,0.2 mm和0.4 mm这3种钉孔配合间隙的复合材料螺栓连接静强度变化规律,结合扫描电镜试验揭示了接头的微观... 详细信息

湿热环境对复合材料连接结构的性能有较大影响。在25℃干态(RTD)和70℃平衡吸湿(ETW)2种环境条件下开展静力拉伸试验,分析了0 mm,0.2 mm和0.4 mm这3种钉孔配合间隙的复合材料螺栓连接静强度变化规律,结合扫描电镜试验揭示了接头的微观失效机理,并建立有限元模型分析了不同钉孔间隙试件的孔周应力状态。结果表明,钉孔间隙和湿热环境均对结构强度有显著影响,相较于0 mm间隙的试件,0.2 mm和0.4 mm试件在RTD环境中的极限失效载荷分别降低了2.78%和3.45%,在ETW环境中的极限失效载荷分别降低了4.64%和5.01%;分别对比0 mm,0.2 mm和0.4 mm钉孔间隙的试件,ETW环境中的极限载荷较RTD环境中分别下降了9.34%,11.07%和10.81%;ETW环境中层合板孔周的损伤更为严重,基体断裂面比较粗糙,裂纹也更加明显,且存在更明显的纤维束拔出及纤维碎裂,在层合板厚度方向可以发现黏附的树脂较少,纤维分布形貌较为平整。

关键词：复合材料湿热环境钉孔间隙螺栓连接单钉单剪静力失效

湿热环境对碳纤维复合材料防撞梁低速碰撞损伤的影响

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材料导报 2024年第23期38卷 290-296页

作者：陈历朱孙科董绍江肖勇宋霞重庆交通大学机电与车辆工程学院重庆400074 武汉华夏理工学院机电与车辆工程学院武汉430223

为研究湿热环境对碳纤维增强复合材料(CFRP)防撞梁力学性能的影响,通过建立考虑湿热效应的碳纤维复合材料失效预测模型对23℃干态(RTD)材料进行湿热环境下性能预测,得到70℃干态(ETD)和70℃平衡吸湿(ETW)环境下的材料性能。采用实体单... 详细信息

为研究湿热环境对碳纤维增强复合材料(CFRP)防撞梁力学性能的影响,通过建立考虑湿热效应的碳纤维复合材料失效预测模型对23℃干态(RTD)材料进行湿热环境下性能预测,得到70℃干态(ETD)和70℃平衡吸湿(ETW)环境下的材料性能。采用实体单元模拟复合材料力学特性,建立不同湿热环境下CFRP防撞梁低速碰撞有限元显式动力学模型,发展了考虑湿热效应Hashin失效准则的VUSDFLD子程序来判定低速碰撞时CFRP防撞梁7个方向的损伤程度。在此基础上,对与VUSDFLD子程序联合的碳纤维复合材料失效预测模型进行相同实验条件下的拉伸仿真,仿真结果与实验结果吻合良好,验证了模型的有效性。开发了基于ABAQUS接口的Python自动后处理程序来统计CFRP防撞梁各个铺层、方向的损伤单元数。结果表明,相较于23℃干态环境,70℃干态和70℃平衡吸湿环境下的CFRP防撞梁单元损伤率分别增加了22%、49.6%;CFRP防撞梁两端点位移分别增加了1.33 mm、4.51 mm。本研究为评价湿热环境对碳纤维复合材料防撞梁低速碰撞损伤的影响提供了新的评价方法及思路。

关键词：碳纤维复合材料湿热环境显式动力学 VUSDFLD子程序 Hashin失效准则

湿热环境对Zn-2Al钎料显微组织及力学性能的影响

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焊接学报 2014年第11期35卷 63-66,116页

作者：吕登峰龙伟民张冠星王星星何鹏郑州机械研究所新型钎焊材料与技术国家重点实验室郑州450001 哈尔滨工业大学先进焊接与连接技术国家重点实验室哈尔滨150001

针对Zn-2Al钎料在湿热环境下的时效劣化行为,通过高温高湿加速腐蚀试验模拟了湿热大气环境,研究了在恒定湿热环境下腐蚀时间对钎料显微组织、力学性能及润湿性能的影响.结果表明,钎料表观腐蚀深度与腐蚀时间呈线性关系,水汽腐蚀主要发... 详细信息

针对Zn-2Al钎料在湿热环境下的时效劣化行为,通过高温高湿加速腐蚀试验模拟了湿热大气环境,研究了在恒定湿热环境下腐蚀时间对钎料显微组织、力学性能及润湿性能的影响.结果表明,钎料表观腐蚀深度与腐蚀时间呈线性关系,水汽腐蚀主要发生在晶界处,当腐蚀达到一定程度后,钎料内形成了大量的腐蚀裂纹和腐蚀孔洞.晶间腐蚀是晶内富锌η相为阴极,晶界处富铝α相为阳极而溶解的电化学腐蚀.钎料的抗拉强度、塑性和韧性均随着腐蚀时间的延长而降低,钎料在1060铝板上的润湿面积随着腐蚀时间的增加而急剧减小.

关键词：锌铝钎料湿热环境晶间腐蚀力学性能显微组织

湿热环境下预应力CFRP加固RC梁疲劳性能数值分析

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华南理工大学学报（自然科学版） 2021年第10期49卷 70-77页

作者：罗毅张翔郭馨艳华南理工大学土木与交通学院广东广州510640

我国南方大都处在亚热带地区,高温高湿环境会降低预应力CFRP加固RC结构的性能。为了探究湿热环境对预应力CFRP加固RC结构耐久性的影响,文中依据湿热环境和疲劳荷载共同作用下加固梁主筋失效和CFRP-混凝土界面脱粘剥离两种破坏模式,分别... 详细信息

我国南方大都处在亚热带地区,高温高湿环境会降低预应力CFRP加固RC结构的性能。为了探究湿热环境对预应力CFRP加固RC结构耐久性的影响,文中依据湿热环境和疲劳荷载共同作用下加固梁主筋失效和CFRP-混凝土界面脱粘剥离两种破坏模式,分别建立了主筋失效和CFRP-混凝土界面脱粘剥离破坏准则,对湿热环境下预应力CFRP加固RC梁的疲劳性能进行了数值分析。研究结果表明,湿热环境会降低加固梁的疲劳性能,提高CFRP的预应力度对梁预测寿命的影响呈现两种情况,当RC梁是因主筋失效破坏时,预应力的增大可以显著提高RC梁预测寿命;而当RC梁是因界面剥离破坏时,过高的预应力度反而会降低RC梁的预测寿命。

关键词：湿热环境预应力CFRP 疲劳荷载 RC梁数值分析

湿热环境对CCF800/环氧挖补板拉压性能的影响

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北京航空航天大学学报 2020年第6期46卷 1116-1124页

作者：张婕程小全程羽佳冯振宇北京航空航天大学航空科学与工程学院北京100083 中国空间技术研究院通信卫星事业部北京100094 中国民航大学适航学院天津300300

针对挖补修理后飞行器在服役期间会经历高温高湿环境,进行了湿热环境对挖补修理层合板(以下简称挖补板)拉压性能影响的研究。首先,测试了4种湿热环境下CCF800/环氧挖补板的拉伸和压缩性能;然后,建立了相应的湿热应力有限元模型,探索了... 详细信息

针对挖补修理后飞行器在服役期间会经历高温高湿环境,进行了湿热环境对挖补修理层合板(以下简称挖补板)拉压性能影响的研究。首先,测试了4种湿热环境下CCF800/环氧挖补板的拉伸和压缩性能;然后,建立了相应的湿热应力有限元模型,探索了不同湿热环境下挖补板内的湿热应力分布;最后,在此基础上建立了湿热环境下挖补板的拉伸和压缩力学模型,研究了湿热环境对CCF800/环氧挖补板力学性能的影响。试验结果显示,湿热环境使挖补板的承压能力降低,承拉能力提高,这与常理不符。经试验观察和机理分析,发现CCF800/环氧铺层中纤维弯曲是导致湿热环境下挖补板拉伸性能不降反升的主要原因。在考虑湿热环境时,制备CCF800纤维复合材料过程中需要格外注意纤维弯曲问题。

关键词：复合材料层合板挖补修理湿热环境拉伸性能压缩性能有限元建模

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湿热环境对CFRP层板压缩性能的影响

高分子材料科学与工程 2018年第8期34卷 48-54页

作者：冯振宇马骢瑶霍雨佳巩天琛解江牟浩蕾中国民航大学民航民用航空器适航审定技术重点实验室天津300300

湿热环境对CFRP层板力学性能产生重要影响。通过加速吸湿试验研究T700/3228层板的吸湿特性,对比分析[0]16及[90]16层板经不同湿热环境处理后的性能退化情况,通过微观结构表征阐述其压缩退化机理。结果表明,随着温度及湿度升高,[90]16层... 详细信息

湿热环境对CFRP层板力学性能产生重要影响。通过加速吸湿试验研究T700/3228层板的吸湿特性,对比分析[0]16及[90]16层板经不同湿热环境处理后的性能退化情况,通过微观结构表征阐述其压缩退化机理。结果表明,随着温度及湿度升高,[90]16层板中的树脂基体在压缩载荷下发生的膨胀与热膨胀及湿膨胀叠加,导致[90]16层板的压缩强度下降;[0]16层板中的纤维在压缩载荷下倾向于随树脂基体发生局部屈曲变形,导致[0]16层板的压缩强度下降。

关键词：湿热环境 CFRP层板压缩性能断口形貌

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湿热环境对复合材料单向板拉伸性能的影响

高分子材料科学与工程 2018年第11期34卷 37-43页

作者：冯振宇解江迟琪琳牟浩蕾巩天琛中国民航大学民航民用航空器适航审定技术重点实验室天津300300

湿热环境会导致复合材料层合结构力学性能下降。针对[90]16和[0]16复合材料单向板,在不同湿热环境处理后进行拉伸试验,对比分析其拉伸性能退化情况,通过断口形貌及微观形貌分析阐述其退化机理。结果表明,干燥环境下,复合材料单向板中的... 详细信息

湿热环境会导致复合材料层合结构力学性能下降。针对[90]16和[0]16复合材料单向板,在不同湿热环境处理后进行拉伸试验,对比分析其拉伸性能退化情况,通过断口形貌及微观形貌分析阐述其退化机理。结果表明,干燥环境下,复合材料单向板中的环氧树脂基体在高温下发生后固化,[90]16单向板拉伸强度随环境温度升高而增加,[0]16单向板拉伸强度随环境温度上升基本不发生变化; 85%RH下,单向板纤维-基体界面上产生湿应力与热应力,[90]16和[0]16单向板拉伸强度均随环境温度升高而下降; 70℃水浴中,单向板的基体树脂与纤维-基体界面均发生严重损伤,[90]16和[0]16单向板拉伸强度严重下降。

关键词：湿热环境复合材料单向板拉伸性能断口形貌微观形貌