發(fā)布時(shí)間：2021-01-14 02:58

　　暴露在濕熱環(huán)境中的復(fù)合材料修補(bǔ)金屬裂損結(jié)構(gòu)易吸濕老化,導(dǎo)致該結(jié)構(gòu)性能下降,服役壽命縮短。為研究吸濕性對(duì)復(fù)合材料修補(bǔ)金屬裂損結(jié)構(gòu)修補(bǔ)效果和耐久性的影響,利用試驗(yàn)方法分析了吸濕性對(duì)復(fù)合材料膠補(bǔ)金屬裂損結(jié)構(gòu)及膠黏劑力學(xué)性能的影響;利用有限元方法評(píng)估了吸濕性對(duì)復(fù)合材料膠補(bǔ)金屬裂損結(jié)構(gòu)試驗(yàn)件修補(bǔ)效果和耐久性的影響。研究結(jié)果表明:吸濕后含穿透雙邊裂紋鋁合金板玻璃纖維單面膠補(bǔ)試驗(yàn)件的疲勞裂紋擴(kuò)展壽命和極限載荷的平均值分別下降為吸濕前的71%和90%;吸濕造成拉伸條件下復(fù)合材料膠補(bǔ)金屬裂損結(jié)構(gòu)膠層失效模式由內(nèi)聚破壞為主轉(zhuǎn)變?yōu)榻缑嫫茐臑橹?在"濕-熱"老化30天后,E44/聚酰胺環(huán)氧樹脂膠黏劑試驗(yàn)件吸水飽和,彈性模量下降為未老化前的40%,塑性應(yīng)變超過了總應(yīng)變的25%;有限元分析發(fā)現(xiàn)膠層損傷受吸濕影響明顯,吸濕性加速了膠層損傷,且裂紋長(zhǎng)度越長(zhǎng),加速作用越明顯;同時(shí)吸濕使得裂紋尖端的J積分值急劇增大,導(dǎo)致修補(bǔ)結(jié)構(gòu)的疲勞裂紋擴(kuò)展壽命縮短,裂紋長(zhǎng)度越長(zhǎng),吸濕性對(duì)于復(fù)合材料膠接修補(bǔ)效果的危害越嚴(yán)重。 

【文章來源】：國(guó)防科技大學(xué)學(xué)報(bào). 2020,42(04)北大核心

【文章頁數(shù)】：7 頁

【部分圖文】：

未修補(bǔ)試驗(yàn)件、未老化修補(bǔ)試驗(yàn)件和

未修補(bǔ)試驗(yàn)件、未老化修補(bǔ)試驗(yàn)件和

膠黏劑試驗(yàn)件制作過程如圖4所示。共制作了28件膠黏劑試驗(yàn)件,分別在40 ℃蒸餾水中進(jìn)行浸水0天、1天、5天、10天、20天、30天、40天的7組環(huán)境試驗(yàn),每組試驗(yàn)件的數(shù)量為4。對(duì)不同老化程度的28件E44膠黏劑試驗(yàn)件進(jìn)行了單向拉伸試驗(yàn),不同浸水時(shí)間下膠黏劑試驗(yàn)件的真實(shí)應(yīng)力-應(yīng)變曲線如圖5所示。從圖5中可以看出,隨著吸濕時(shí)間的增加,膠層極限強(qiáng)度急劇下降,浸水時(shí)間對(duì)膠層力學(xué)性能的影響較大。在浸水10天后,膠黏劑的極限強(qiáng)度下降為未浸水時(shí)的51%,彈性模量也下降為原來的45%。在浸水時(shí)間超過20天后,彈性模量下降為未老化試驗(yàn)件的40%,極限強(qiáng)度下降為未老化試驗(yàn)件的43%。在浸水30天以及40天后,膠黏劑試驗(yàn)件的力學(xué)性能變化不大,說明膠黏劑試驗(yàn)件吸水飽和,其塑性應(yīng)變超過了總應(yīng)變的25%。對(duì)于含穿透雙邊裂紋鋁合金板復(fù)合材料修補(bǔ)結(jié)構(gòu),復(fù)合材料補(bǔ)片延緩疲勞裂紋擴(kuò)展的效率隨著暴露在“濕-熱”環(huán)境中時(shí)間的增加而不斷下降,濕氣造成膠層強(qiáng)度和剛度性能衰減,導(dǎo)致鋁合金板膠層界面的脫膠和補(bǔ)片的侵蝕�？梢酝茢�,當(dāng)復(fù)合材料膠接修補(bǔ)結(jié)構(gòu)受到較大拉伸載荷時(shí),未老化試驗(yàn)件的膠層處于彈性階段,而吸濕后的老化試驗(yàn)件膠層卻發(fā)生較大塑性變形,當(dāng)塑性變形達(dá)到一定值時(shí),膠層將發(fā)生破壞,最終導(dǎo)致復(fù)合材料補(bǔ)片的脫落。因此,可以通過建立修補(bǔ)結(jié)構(gòu)的有限元模型,以膠層前后的材料性能變化為依據(jù),通過膠層塑性區(qū)尺寸以及裂紋尖端J積分為損傷依據(jù),分析吸濕對(duì)復(fù)合材料膠接修補(bǔ)結(jié)構(gòu)耐久性和修補(bǔ)效果的影響。

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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