湿热环境中碳纤维复合材料层合板的强度退化及老化寿命预测

摘要

对碳纤维复合材料(CFRP)层合板进行了25,50°C加速水浴吸湿试验,以及吸湿后的单向拉伸和三点弯曲试验,研究了吸湿率、拉伸强度和弯曲强度随吸湿时间、水浴温度的变化规律,讨论了CFRP层合板的失效机理;拟合试验数据建立了CFRP层合板的剩余强度模型,并基于环境当量系数对层合板的湿热老化寿命进行预测.结果表明:CFRP层合板在50°C水浴温度下的平均饱和吸湿率为0.77％,高于在25°C下的(0.33％),在相同吸湿时间下,50°C水浴温度下的吸湿率大于25°C下的;CFRP层合板在50°C吸湿饱和后的拉伸强度和弯曲强度相比吸湿前的分别下降了7.4％和17.2％,下降幅度均大于25°C下吸湿饱和后的;水浴温度越高,CFRP层合板碳纤维与树脂间界面损伤越严重,裂缝越明显;基于剩余强度和环境当量系数的真实老化寿命预测方法可为湿热环境下CFRP层合板的服役可靠性评估提供依据.