1、碳纖維增強樹脂基復合材料(簡稱CFRP)由于其優(yōu)異的綜合性能而廣泛應用于飛行器的主受力、次受力構(gòu)件及特殊部位的特殊功能件,但其力學性能也極易受環(huán)境因素和外載荷的影響,尤其是常見的濕熱循環(huán)環(huán)境和彎曲載荷作用。目前關(guān)于CFRP的濕熱性能研究多集中于單純的濕、熱或濕熱條件,而對于濕熱循環(huán)、彎曲載荷-濕-熱耦合作用下CFRP性能的研究尚少,因此研究濕熱環(huán)境下彎曲載荷對CFRP性能的影響具有重要意義。
　　本文主要研究了在恒溫恒濕、濕熱循環(huán)

2、兩種濕熱環(huán)境下,彎曲載荷對CFRP吸濕特性和擴散機理、吸濕后靜態(tài)和動態(tài)力學性能變化、脫濕特性及脫濕后力學性能保留率的影響,同時利用紅外光譜分析吸濕前后聚合物官能團的變化,借助SEM和金相顯微鏡觀察以及DMA測試分析濕熱老化對復合材料微觀結(jié)構(gòu)的影響及影響機制,并分別給出了濕熱老化、濕熱循環(huán)老化作用下復合材料的力學性能退化模型及預測方法。最后根據(jù)相應的半經(jīng)驗壽命預測模型,預估了CFRP在濕-熱、彎曲載荷-濕-熱作用下的使用壽命。
　　

3、試驗研究表明,不同水平(0％、30%、60%)的彎曲載荷并沒有改變CFRP的兩階段吸濕曲線形狀和吸濕擴散機制:彎曲載荷增大,材料的吸濕速率、平衡吸濕率相應增加;Langmuir擴散模型的擬合結(jié)果較Fick擴散模型更貼近吸濕試驗數(shù)據(jù),表明濕-熱、彎曲載荷-濕-熱兩種情況下材料中的水分均包括自由擴散相和結(jié)合相兩部分。通過力學性能試驗發(fā)現(xiàn)吸濕會造成CFRP力學性能的下降,彎曲載荷水平越高,下降越嚴重。紅外光譜分析表明兩種情況下材料均沒有發(fā)生水

4、解、斷裂等化學反應,化學老化不是造成材料性能下降的原因。SEM和金相顯微鏡觀察分析表明吸濕導致了復合材料中界面脫粘和基體微裂紋的出現(xiàn),彎曲載荷在一定程度上加劇了這兩種不可逆損傷。DMA測試結(jié)果進一步證實彎曲載荷會加劇吸濕造成的物理老化(增塑、溶脹)和機械老化(界面脫粘、基體開裂),但后固化作用可以忽略,并無不可逆的化學老化。濕熱循環(huán)下五種典型試樣(彎曲、壓縮、彎曲加載、開孔彎曲、沖擊試樣)的吸濕特性和力學性能變化表明,CFRP的吸濕歷程