碳纤维/环氧树脂复合材料储氢罐缠绕层火灾后多性能机械退化机制与可靠性评估

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本研究调查了碳纤维/环氧树脂（CF/EP）复合材料在储氢罐（HSTs）缠绕层经火灾暴露后的残余机械性能和退化机制。随着热流密度增加（30、50、100 kW/m²），拉伸强度下降47.6%–54.7%，弯曲强度下降58.7%–96.5%，剪切强度下降88.9%–98.1%。采用数字图像相关（DIC）技术捕获应变演化过程，揭示热损伤后机械失效模式从脆性向延性转变。相应地，在100 kW/m²条件下，拉伸模量下降29.6%，弯曲模量下降84.8%。Weibull统计分析结果表明，剪切强度表现出最严重且最集中的退化，降至原始值的5%，其次为弯曲强度（14%）和拉伸强度（46%）。火灾暴露300 s后，拉伸强度最大下降54.7%；弯曲强度和剪切强度对热损伤的敏感性高于拉伸强度；失效模式由脆性转变为塑性；Weibull分析显示在承载初始拉伸强度46%时，失效风险为63.2%。本研究为改进储氢罐安全标准和火灾后评估规程提供了关键实验数据和可靠性评估依据。

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