复合材料学报

作者：罗健, 石建军, 贾彬, 莫军, 黄辉,

关键词：碳纤维, 低温环境, 拉伸性能, 损伤机制, 强度预测,

针对低温暴露对碳纤维/环氧树脂(CF/EP)复合材料力学性能影响进行研究，对低温0℃、?20℃、?40℃、?60℃暴露100 h、200 h、300 h、400 h、500 h后，对CF/EP的复合材料拉伸力学性能影响展开研究，利用SEM电镜扫描分析损伤机制，根据试验结果提出了一种预测CF/EP复合材料低温暴露后剩余强度的预测公式。试验结果表明，在长时间低温暴露后，CF/EP复合材料拉伸强度随低温暴露时间的增长呈现出先增后降的趋势；低温暴露时间低于300 h时，CF/EP复合材料拉伸强度随温度下降先增后降，暴露时间高于300 h后，拉伸强度随温度下降逐渐降低；CF/EP复合材料拉伸弹性模量随低温暴露时间的增长呈现逐渐上升趋势，温度越低，上升趋势越明显。SEM结果表明，低温暴露后，纤维与环氧树脂黏结程度增强，有利于荷载传递，CF/EP复合材料拉伸强度增大，破坏形貌上表现为纤维上包裹更多树脂；长时低温暴露后，由于纤维与基体收缩系数不同导致微裂纹产生，在受到荷载时裂纹进一步扩散，不利于荷载传递，使拉伸强度下降，破坏形貌上表现为纤维成束凝集，纤维束间距增大。基于初始试验，本文提出了一种基于初始试验的CF/EP复合材料低温暴露后剩余强度预测模型，试验与预测结果吻合较好，由于考虑了同种材料在不同低温和暴露时间耦合作用下的等效作用，可减少相同材料在不同低温与暴露时间下的试验次数，因此具备一定参考价值。

来源：2020年第12期

《复合材料学报》期刊编辑部

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