海洋大气环境对CFRP-钢界面粘结性能的影响

摘要

为研究长期海洋大气环境作用对碳纤维增强树脂复合材料(CFRP)-钢界面粘结性能的影响,设计并制作了36个CFRP-钢板双搭接试件,采用盐雾沉降量1~2 mL/80(cm^(2)·h)的盐雾箱来模拟海洋大气环境。对试件进行了疲劳加载后的静力拉伸试验,分析了环境作用时间(30、180、360天)、长期持续荷载和硅烷表面处理方式对CFRP-钢界面破坏模式和承载力的影响。研究结果表明:随着海洋大气环境作用时间增加,CFRP-钢双面搭接节点由胶层内破坏伴随CFRP层离破坏逐渐向钢-胶界面粘结失效转变。暴露360天后极限承载力最大下降了15.72%。硅烷表面处理对CFRP-钢界面耐久性提升作用较小。持续荷载导致短期环境作用下(30天)极限承载力下降了18.39%,但对长期环境作用影响很小,高应力预加疲劳导致CFRP-钢界面极限承载力最大下降了26.6%。采用Hart-Smith模型对CFRP-钢界面极限承载力进行计算,发现长期环境作用后的承载力预测值和试验值误差超过了30%。在考虑破坏模式变化对界面极限承载力的影响下进行了修正,将误差减小到最大为14.04%。