水碱盐溶液浸泡对碳纤维拉挤板材抗弯疲劳性能的影响

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1、硕士学位论文水碱盐溶液浸泡对碳纤维拉挤板材抗弯疲劳性能的影响FLEXURALFATIGUEBEHAVIOUROFPULTRUDEDCARBONFIBREREINFORCEDEPOXYPLATESSUBJECTEDTOWATER,ALKALINESOLUTIONORSEAWATERIMMERSION邢金泉哈尔滨工业大学2015年6月国内图书分类号：TB33学校代码：10213国际图书分类号：620.193.27密级：公开工学硕士学位论文水碱盐溶液浸泡对碳纤维拉挤板材抗弯疲劳性能的影响硕士研究生：邢金泉导师：咸贵军教授申请学位：工学硕士学科：结构工

2、程所在单位：土木工程学院答辩日期：2015年6月授予学位单位：哈尔滨工业大学ClassifiedIndex:TB33U.D.C:620.193.27DissertationfortheMasterDegreeinEngineeringFLEXURALFATIGUEBEHAVIOUROFPULTRUDEDCARBONFIBREREINFORCEDEPOXYPLATESSUBJECTEDTOWATER,ALKALINESOLUTIONORSEAWATERIMMERSIONCandidate：JinquanXingSupervisor：Prof.Gu

3、ijunXianAcademicDegreeAppliedfor：MasterofEngineeringSpecialty：StructuralEngineeringAffiliation：SchoolofCivilEngineeringDateofDefense：June,2015Degree-Conferring-Institution：HarbinInstituteofTechnology哈尔滨工业大学工学硕士学位论文摘要碳纤维增强树脂复合材料（CFRP,CarbonFibre-ReinforcedPlastic）具有轻质高强、耐腐蚀等优

4、异性能，被广泛应用于土木工程结构的加固、修复或升级。在上述应用服役过程中，CFRP材料不仅面对严苛的室外环境（如湿热、浸泡等），同时还将受到循环荷载的作用（如CFRP加固桥面板受到的车辆循环荷载等）。CFRP在严苛环境及循环荷载作用下的性能演化对CFRP材料及其增强结构的服役寿命具有重要影响。鉴于此，本文拟研究水或强碱溶液（混凝土渗出水）浸泡对CFRP拉挤板材抗弯疲劳寿命性能的影响规律与机理，研究结果将促进高性能CFRP板材的研发及其土木工程安全应用。首先，本文整理归纳了国内外湿热老化对CFRP复合材料疲劳性能的研究进展；测试了两种环氧树脂基体

5、的CFRP拉挤板材的基本力学与热性能；最后，研究了不同温度下水、碱溶液和海水浸泡对CFRP静态力学性能及疲劳性能的影响规律与机理。研究结果表明，水碱盐溶液浸泡导致CFRP板材的静态力学性能出现不同程度的退化；浸泡导致树脂-碳纤维界面粘结性能强度明显降低，但对CFRP的宏观性能（弯曲强度和弯曲模量）影响较小；由于吸收水分的塑化作用，导致CFRP玻璃化温度随浸泡时间增长逐渐降低。水碱盐溶液对CFRP板材力学性能的影响相近；温度升高，CFRP材料性能退化加速；另外，普通环氧树脂基CFRP拉挤板材浸泡后性能保持率好于海因树脂基CFRP拉挤板材。CFRP

6、拉挤板材的弯曲疲劳结果表明，两种CFRP拉挤板材的弯曲疲劳破坏过程可以包含两阶段的刚度退化；CFRP拉挤板材抗弯疲劳的S-N疲劳寿命曲线表明，海因树脂基CFRP拉挤板材的弯曲疲劳性能优于普通环氧树脂基体CFRP板材。溶液浸泡后，CFRP拉挤板材中树脂基体发生开裂、碳纤维与树脂的界面产生脱离和分层，缩短了第一阶段刚度退化过程；海水浸泡导致海因树脂基CFRP拉挤板材疲劳性能的退化较普通环氧树脂基CFRP拉挤板材更为明显。关键词：CFRP拉挤板材；湿热老化；静态力学性能；弯曲疲劳性能；S-N曲线-I-哈尔滨工业大学工学硕士学位论文AbstractCF

7、RP(CarbonFibre-ReinforcedPlastic)whichhaslightweight,highstrength,excellentcorrosionresistanceperformance,iswidelyusedinthefieldofcivilengineering,suchasstructuralstrengthening,repairingorupgrading.Intheserviceprocess,CFRPnotonlycanfacetheharshoutdoorenvironments(suchasheat,

8、soaking,etc.),alsofacethecyclicloading(suchascyclicbendingloadbearedbybridg