不同环境下宽径比对碳纤维增强环氧树脂复合材料开孔层压板压缩失效的影响

张武昆^1,2，闫伟³，王会平³，赵丽滨^1,2，刘丰睿^1,2,4

1. 北京航空航天大学宇航学院2. 北京航空航天大学航天器设计优化与动态模拟技术教育部重点实验室3. 北京宇航系统工程研究所4. 西安交通大学机械结构强度与振动国家重点实验室

摘 要：复合材料结构强度的参数影响研究是结构设计的必要内容,然而还缺乏在不同湿热环境条件下结构尺寸对其强度的影响研究。采用数值和试验方法研究了宽径比(W/D)对不同湿度、温度时T800/X850碳纤维增强环氧树脂复合材料(CF/EP)开孔层压板压缩强度的影响。设计了参数影响研究试件,通过试验获得了不同湿热条件下的开孔层压板压缩失效结果;并利用现有的考虑湿热影响的复合材料渐进损伤方法,建立了湿热及几何参数影响的渐进损伤模型,通过将预测结果与试验结果对比验证了模型正确性。进一步结合试验和数值分析,揭示了不同湿热条件下几何参数的影响规律。研究表明:湿热环境对T800/X850 CF/EP开孔板的压缩失效载荷影响显著,相比于室温干态(RTD),室温湿态(RTW)和高温湿态(ETW)压缩失效载荷分别下降了7.75%和14.68%; RTW和RTD失效形式接近, ETW失效形式不同且失效面积更大; RTW和RTD时压缩失效强度随W/D的增大而增大,增大速度相似, ETW增大速度比前两者慢。

关键词：碳纤维增强树脂复合材料;湿热环境;力学性能;渐进损伤;宽径比;