湿热环境下碳纤维层合板拉伸疲劳性能

摘要

湿热环境是影响复合材料层合板力学性能的主要因素之一,研究湿热环境对复合材料结构的影响对于保证飞行结构安全具有非常重要的工程应用意义。研究碳纤维复合材料层合板在室温干态(RTD)、低温干态(CTD)和高温湿态(ETW)3种环境条件下的拉伸疲劳性能,获得3种环境下的S-N曲线与层合板疲劳破坏模式。在此基础上,建立层合板有限元分析模型,对其疲劳性能进行研究,分析讨论温度及湿度对层合板疲劳性能的影响,建立层合板疲劳寿命环境影响因子的确定方法。结果表明:湿热环境对正交层合板的拉伸疲劳性能影响很大,疲劳寿命为10^(6)次时,与RTD环境相比,CTD环境下层合板的疲劳强度下降了2.76%,而ETW环境下下降达到23.77%;ETW和RTD环境下破坏模式以纤维断裂和分层为主,而CTD环境下却几乎全为纤维断裂破坏;S-N曲线包括疲劳强度快速下降和缓慢下降2个阶段;温度对疲劳性能的影响要明显强于湿度,温度超过45℃时湿度对疲劳性能的影响进入强影响区。