废旧短碳纤维增强玻纤/环氧复合材料的温度相关层间断裂行为

摘要整理

层间脱层是纤维增强复合材料（FRP）的主要失效模式之一，严重影响损伤容限性能，且在较低载荷下即可发生。随着FRP复合材料的大规模生产，产生了大量纤维废弃物。本研究通过在环氧树脂基体中引入废旧短碳纤维（SCF）增强体，以改善层状玻纤/环氧复合材料的整体损伤容限性能。系统评估了不同SCF含量（0.1、0.3、0.5 wt%）对玻纤/环氧复合材料的影响，在30、50、70°C三个温度条件下，通过模式I和模式II层间断裂韧性测试，评估了裂纹萌生和扩展行为。实验结果表明，在室温条件下，含0.1 wt% SCF的玻纤/环氧复合材料的模式I和模式II层间断裂韧性分别提高了13.49%和20.45%。在50°C以下，GIC和GIIC值均显示正强化效应。然而，由于残余界面应力、界面脱粘和环氧树脂软化等因素的综合作用，在70°C时出现负强化效应。采用扫描电子显微镜进行了断口形貌分析，深入探讨了不同温度下的脱层萌生和裂纹扩展机制，揭示了温度对复合材料层间性能的影响规律。

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