CFRP片材拉伸性能试验研究

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1、究朱之恒1。李保亮1，黄国君13，程凤琴2(1．淮安市建筑工程检测中心有限公司，江苏淮安223001；2．淮安东华建筑设计院有限公司，江苏淮安223001；3．淮阴工学院建筑工程学院，江苏淮安223001)摘要：采用环氧树脂和碳纤维布制成CFRP条状试样，通过测试试样的拉伸强度、弹性模量、伸长率，研究了CFRP条状试样与碳纤维布性能的差异及CFRP条状试样拉伸强度的影响因素。研究表明，CFRP条状试样的拉伸强度、伸长率较碳纤维均有所提高。拉伸强度离散系数降低，但破坏表现出明显的脆性断裂，而且碳纤维

2、试样的尺寸、环氧树脂的浸胶量等对碳纤维性能也有较大影响。关键词：碳纤维布；CFRP；拉伸强度Abstract：ThedifferencebetweencarbonfibersheetsandCFRPstripsthatalefabricatedbyepoxyresinandcarbonfibersheets，andtheseveralfactorsthataffectthetensilepropertiesofCFRPstripsalestudiedbytestingthetensilestren

3、gth．elasticmodulusandelongationofthespeeimens．’nletestresultsshowthatthetensilestrengthandelongationoftheCFRPstripsarehigherthancarbonfibersheets，andthedispersityoftensilestrengthislower．However，thetestoftensilestrengthleanstobrittlefracture，andthesiz

4、eofcarbonfibersheetsandthepercentageofresinaffeetthetensilestrengthofCFRPstrips．Keywords：carbonfibersheets；CFRP；tensilestrength0引言纤维增强复合材料(FiberReinforcedPolymer．简称FRP)加固砌体结构可提高砌体结构抗折、抗剪、抗弯性能0-31，作为纤维增强复合材料中应用最广泛的碳纤维增强复合材料(CFRP)，人们最关心它的力学性能．而拉伸性能是CFRP

5、各项力学性能中极为重要的一项。本文分析了CFRP条状试样与碳纤维布性能的差异及影响CFRP条状试样拉伸强度的因素。1原材料及试样制备1．1原材料(1)碳纤维布，上海某公司生产，型号：TC2-200，理论厚度0．111mill。(2)碳纤维环氧树脂粘胶，上海某公司生产，型号：TGE一2，A：B=3：1。1．2试样制备及试验方法(1)CFRP及未浸胶碳纤维布制备参照《纤维增强塑料性能试验方法总则(GBfr1446—2005)》，其中CFRP如图1所示．拉伸试样制备见图2。图1浸胶硬化后的CFRP一33

6、—(2)CFRP及未浸胶碳纤维布片材拉伸试验方法，参照《定向纤维增强塑料拉伸性能试验方法(GBfr3354—1999)))，拉伸速度为2mm／min。I-CFRP．2一铝制加强片图2碳纤维增强复合材料拉伸试样2结果与讨论2．1试样破坏模式试验中出现的破坏模式主要有：①断裂。试样受拉伸后．随着拉伸外力的增大。在试样的某一部位断裂，是正常的破坏现象。②炸裂，正常的破坏现象。试样拉断时，碳纤维因受内应力作用，在整个拉伸区域破碎，如爆炸般进出。碳纤维织物试样炸裂为织物碎片。③破裂，碳纤维布自身的缺陷或者在

7、裁剪过程中造成纤维丝破坏导致碳纤维布在拉伸过程出现局部破坏．主要为未浸胶碳纤维布破坏现象。④滑移，指试样受拉时，由于加强片与碳纤维布之间粘结力较小或夹具与加强片之间夹持力较小导致加强片与碳纤维布产生相对位移．碳纤维布从增强片中脱离出来或者加强片从夹具中滑出．为异常破坏现象。CFRP与碳纤维布破坏模式分别如图3、图4所示。图3CFRP破坏模式2．2CFRP与碳纤维拉力应变曲线CFRP与未浸胶碳纤维布如图5、图6所示，CFRP相比未浸胶碳纤维布，颜色有所加深，而且碳纤维成一整体．碳纤维束之间的空隙均由

8、环氧树脂．．．34—．胶浸满．环氧树脂在碳纤维材料之间起到传递应力的作用，使碳纤维可以作为一整体承受某种载荷。图4碳纤维布破坏模式CFRP的拉力应变曲线是线性的．达到极限荷载后，易发生炸裂或脆性断裂。如图5，其拉力一应变曲线主要分为2个阶段：第一阶段主要为弹性变形阶段，第二阶段为脆性断裂阶段；碳纤维布的拉力应变曲线也是线性的，随荷载增大，变形成正比例增大，达到极限荷载后，碳纤维逐次断裂，拉力应变曲线呈锯齿形下降。见图6。可以认为CFRP与碳纤维布拉力一应变为线性关系．该直线的斜率即