SMA丝表面纳米SiO2改性对SMA/环氧树脂复合材料界面粘结强度的影响

摘要

为了研究形状记忆合金(SMA)丝增强环氧树脂复合材料的界面粘结行为,首先通过单纤维拔出试验测定了SMA/环氧树脂界面的粘结强度,重点考察了埋入深度对界面极限粘结强度及其拔出行为的影响.然后,结合ABAQUS有限元分析方法,利用基于表面内聚力行为的单元对SMA丝拔出过程中应力分布随拔出时间的变化关系进行了模拟.最后,针对SMA/环氧树脂复合材料界面粘结强度较弱的缺陷,提出了利用纳米SiO2改性SMA丝表面提升材料界面粘结强度的方法,并通过拔出试验进行了验证.结果表明:随着埋入深度从1.0 cm增加到1.5 cm和2.0 cm,最大拔出载荷显著增加,平均界面粘结强度却逐渐下降.当纤维埋入深度为2.0 cm时,在0.300 s时临界脱粘出现.利用在SMA表面涂覆纳米SiO2颗粒的方法可以增加纤维的表面粗糙度,进而有效提高SMA丝增强环氧树脂复合材料的临界拔出强度.研究结论为SMA丝在实际工程领域中的应用提供了理论指导.