单向玻纤/环氧复合材料吸湿热老化与机械加载耦合作用研究

摘要整理

复合材料在服役过程中面临多种工况条件，因此不同老化条件下的力学性能对复合材料领域至关重要。本研究调查了玻纤/环氧单向复合材料在三种不同条件下的老化效应：机械老化、吸湿热老化（热水）和耦合老化（机械与吸湿热联合）。采用树脂传递模塑（RTM）工艺制备纤维体积分数为37%的纵向[0°]和横向[90°]复合材料。研究了老化对0°和90°纤维方向的拉伸、压缩、剪切、短梁性能及动力学机械特性的影响。不同老化条件对复合材料性能的影响存在显著差异。与未老化复合材料相比，拉伸强度（0°方向从380 GPa降至140 GPa，90°方向从80 GPa降至40 GPa；未老化与耦合老化对比）和压缩强度（0°方向从250 MPa降至50 MPa，90°方向从100 MPa降至25 MPa；未老化与耦合老化对比）的相对下降幅度大于弹性模量（所有老化条件相比未老化样品均下降3~4 GPa）。这是由于老化对界面产生的有害影响，以及聚合物基体中存在的化学老化对其有害作用的衰减。此外，0°方向的性能受影响程度大于90°方向，耦合老化对性能的影响最为显著。

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