全湿热场下碳纤维/环氧树脂复合材料弯曲性能及寿命预测

来源期刊：复合材料学报2020年第1期

论文作者：牛一凡 李璋琪 朱晓峰

文章页码：104 - 112

关键词：碳纤维;环氧树脂;复合材料;湿热老化;弯曲性能;剩余强度;寿命预测;

摘    要：以碳纤维/环氧树脂(T700/TR1219B)复合材料为研究对象,采用湿度场和温度场单一及耦合的方式,研究了不同湿热环境下其弯曲性能的变化,通过断口形貌和表面粗糙度表征,分析其湿热损伤机制。结果表明:T700/TR1219B复合材料的弯曲性能受湿度场和温度场影响明显,当吸湿率达到2%时,弯曲强度从干态的1 440.60MPa下降到1 081.07MPa;随温度的升高弯曲性能呈下降趋势,且在玻璃化转变温度Tg所在温度区间发生陡降,当环境温度为180℃时,弯曲模量和弯曲强度分别下降了71.18%和93.32%;高温高湿环境下弯曲性能陡降的温度区间前移,且性能衰减并非单一湿度场和温度场下衰减量的简单叠加。通过微观形貌分析发现,湿度场主要导致树脂水解脱黏,温度场下树脂形态破坏严重,而湿热耦合场对纤维与树脂均产生较大程度的损伤。考虑湿度场和温度及湿热耦合相关项,建立并验证了全湿热场下剩余弯曲强度模型,结合湿热老化时间、环境当量等参数提出T700/TR1219B复合材料的寿命预测模型。