吸湿热老化CFRP结构在准静态载荷下的耐撞性和能量吸收机制研究

摘要整理

碳纤维增强复合材料(CFRP)在吸湿热环境中的性能逐步衰退是工程结构设计的关键问题。本研究旨在探究吸湿热老化对CFRP结构力学性能衰退和能量吸收机制的影响。建立了包含CFRP复合材料层板拉伸、压缩、剪切试验和能量吸收结构轴向压溃试验(文献数据)的实验数据库,所有CFRP试样均浸泡于去离子水中至饱和吸水状态。开发了考虑吸水和温度效应的材料本构模型,并通过ABAQUS软件的VUMAT用户子程序进行实现。模拟结果与实验测量值相关性良好。轴向压溃模拟结果表明,层间性能衰退导致层内与层间性能失配加剧,显著降低承载能力。由于压缩断裂韧性衰退,模拟结果显示压溃后完整性降低,对承载能力产生不利影响。研究揭示了吸湿热老化对CFRP能量吸收结构耐撞性的复杂影响机制,为服役于湿热环境的复合材料结构设计提供了重要参考。

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