加速腐蚀环境对碳纤维增强树脂基复合材料力学性能的影响.pdf

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1、2014年8月强度与环境Aug．2014第41卷第4期STRUCTURE&ENVIRONMENTENGINEERINGVo1．41，No．4加速腐蚀环境对碳纤维增强树脂基复合材料力学性能的影响刘治国于德会吕航(海军航空工程学院青岛校区，青岛266041)摘要：依据对典型机场环境统计分析，编制了单向顺排碳纤维增强树脂基复合材料加速腐蚀试验环境谱，在此基础上进行了该材料试件的加速腐蚀试验和不同当量腐蚀周期试件的力学性能测试试验。试验结果显示，机场环境会对碳纤维增强树脂基复合材料基体造成损伤，且材料的疲劳寿命、弯曲强度和层间剪切强度三种力学性能随着腐蚀周期的延长呈现由小到大的规律递

2、减。关键词：碳纤维复合材料；机场环境；加速腐蚀；力学性能中图分类号：TB332；TG174文献标识码：A文章编号：1006．3919(2014)04．0053．05ResearchonacceleratedcorrosionenvironmentimpactonmechanicalpropertiesofcarbonfiberreinforcedcompositematerialLIUZhiguoYUDehuiLYUHang(NavalAeronauticalEngineeringAcademyQingdaoBranch，Qingdao266041，China)Abstrac

3、t：Accordingtothestatisticalanalysisofairportenvironmentfactor,theacceleratedcorrosionenvironmentspectrumofcarbonfibercomposimmaterialwasestablished，andtheacceleratedcorrosiontestofcarbonfibercompositematerialsamplewascardedoutbasedontheenvironmentspectrum．Afterthecorosiontest，themechanicalp

4、ropertyofsamplewhichunderwentdiferentcorosionperiodwastestedthroughthemechanicalpropertytest．Thetwotestshowsthattheairportenvironmentcausesthecarbonfibercompositematerialcorrosionanddestroiesthematricesofcompositematerial，andthecorosiondecreasesthemechanicalstrengthofcompositematerialwithth

5、ecorosionperiodprolonging，thedecreasingdegreewhichrankedfromheavytominorwasintedaminarshearstrength，bendingstrengthandfatiguelife．Keywords：carbonfibercomposi~material；airportenvironment；acceleratedcorosion；mechanicalproperties收稿日期：2014．03．28；修回日期：2014．07．25基金项目：总装“十一五”预研(51327030104)作者简介：刘治

6、国(1976一)，硕士研究生，研究方向：飞机结构腐蚀疲劳寿命分析；(266041)山东青岛市四流中路2号航空机械系．54强度与环境2014生0引言碳纤维增强树脂基复合材料(CFRP)由于其各方面的优异性能已成功应用于航空领域，并逐渐取代铝合金及合金钢成为飞机机身及机翼结构的重要承力构件材料]。但随着飞机服役的进程，该材料在机场自然环境作用下发生腐蚀老化，表现为材料表面层的剥离、树脂的老化、树脂与纤维界面的脱粘【4～1，其强度、韧性等力学性能会因此降低或改变，进而对飞机结构强度、寿命及可靠性产生影响。因此为了准确地预测和提高飞机碳纤维增强树脂基复合材料构件的安全使用寿命，必须对

7、该材料机场环境下腐蚀后的力学性能进行研究。目前，国内外相关研究大多集中在单个或两个环境因素[7-1o]对复合材料力学性能的影响，而机场环境涉及大气、湿热、紫外及腐蚀性介质等多种环境因素，因此为综合考量机场自然环境下碳纤维增强树脂基复合材料的力学性能变化规律，增强研究的针对性，本文在对机场自然环境统计分析的基础上，设计并开展了实验室加速腐蚀试验和预腐蚀试件的力学性能测试实验，以获得机场自然环境腐蚀下碳纤维增强树脂基材料的层间剪切强度、弯曲强度及疲劳寿命的变化规律，为后续飞机相关材料的结构强度及寿命分析奠定