海洋湿热环境下大型复合材料T形螺栓连接的静力和疲劳特性研究

摘要整理

纤维增强复合材料因其优异性能被广泛应用于潮流能涡轮机和波浪能转换器等海洋可再生能源装置的结构设计中。虽然复合材料层板在恶劣海洋环境中的强度衰减已有大量研究，但这些规律如何在大型结构中表现仍缺乏深入认识。本研究在多实验室合作框架下，以厚壁复合材料T形螺栓连接为研究对象，系统调查了湿热老化对其静力和疲劳性能的影响。测试对象包括玻纤增强环氧树脂和乙烯基酯-环氧树脂复合材料。研究结果表明，即使复合材料试样仅部分饱和吸水，湿热老化后静力强度仍出现明显衰减（4%~36%）。在拉-拉疲劳加载下，环氧树脂复合材料干态疲劳性能优异，但湿热老化后出现显著衰减；相比之下，乙烯基酯-环氧树脂复合材料干态疲劳寿命较短，但湿热老化后无明显衰减。研究表明，湿热老化对厚壁复合材料T形螺栓连接的极限强度和疲劳寿命均有显著影响，外层铺层的衰减会对整体结构性能产生明显作用。该研究揭示了建立大型复合材料结构在恶劣海洋环境中性能衰减规律的关键挑战。

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