霍瑞丽,陈登杨,方 海,方 园,韩 娟,杨翔宇

(南京工业大学 土木工程学院,江苏 南京 211800)

复合材料夹芯结构通常采用高强纤维增强树脂基复合材料(FRP)作为面板,泡沫、轻木、蜂窝等轻质材料作为芯材,可根据服役环境和力学性能需求灵活设计,具有质量轻、刚度大、强度高、耐腐蚀等优点,近年来在土木交通基础设施领域得到推广应用,可用作桥梁防撞系统、桥面板、路面垫板、装配式建筑墙板等[1-3]。

与混凝土材料结构相比,FRP并不具有经济优势,因此目前常应用在高温高湿、腐蚀性强等有特殊要求的复杂环境结构中。国内外学者前期研究了温度、湿度、湿热、紫外线等各类环境对FRP结构物理力学性能和使用寿命的影响,结果表明,复合材料结构不但面临各类荷载的考验,环境也是影响其承载性能和耐久性能的重要因素。在湿度和温度环境的影响下,各组分材料的形态、质量、力学性能等均会发生改变。温度越高,水分子的无序运动越快,胶黏剂等聚合物的劣化愈严重,尤其是在交变循环荷载的长期共同作用下,复合材料夹芯结构的面板及芯材界面易发生脱黏。随着损伤的不断累积而导致疲劳破坏,直接影响了结构的使用寿命[4-8]。Dai等[9]及Owen[10]研究发现,在循环载荷作用下复合材料的主要破坏形态有:纤维和树脂界面的脱黏剥离、树脂基体开裂、纤维断裂等。Burman等[11-12]通过对夹芯结构及芯材进行四点弯曲疲劳试验发现,刚度退化进程晚于疲劳裂缝的出现。史慧媛等[13-14]、Shi等[15]、张响鹏[16]对复合材料夹芯结构的疲劳性能开展了大量的研究工作,分析荷载等级、构件截面形式、组分材料等对疲劳破坏模式和疲劳寿命的影响。……