湿热环境下树脂基复合材料层合板强度分析方法

2021-10-26宋柳青张宏建温卫东崔海涛

机械制造与自动化 2021年5期

宋柳青，张宏建，温卫东，崔海涛

(南京航空航天大学能源与动力学院，江苏南京 210016)

0 引言

碳纤维增强树脂基复合材料作为一种先进的材料，被广泛运用于建筑、车辆和航空航天等高科技领域。碳纤维增强树脂基复合材料在湿热环境会发生老化，导致力学性能下降，严重影响结构的安全性。因此，开展湿热环境对纤维增强树脂基复合材料力学性能的影响研究相当重要。

国内外学者针对纤维增强树脂基复合材料的吸湿机理及其力学性能的退化开展了大量的试验研究。MA B L等[1]试验研究了碳纤维增强环氧树脂层合板在70℃水浴后的静拉伸性能，分析了湿热老化对材料性能的影响机理。KAWAI M等[2]试验研究了平面编织复合材料吸湿后在常幅疲劳载荷下的疲劳性能，并基于一种非同构等寿命曲线图预测了不同湿热环境下的复合材料疲劳寿命。

目前湿热环境下复合材料的研究大部分只是试验方面的[3-4]，复合材料湿-热-力耦合的理论研究并不成熟[5]。本文同时考虑了湿热应变和湿热环境对刚度、强度性能的影响，对经典层合板理论进行修正，采用逐渐累积损伤分析方法建立了湿热环境下层合板的强度预测模型，基于该模型预测了T300/BMP316含孔层合板在湿热环境下的拉伸强度，并与试验结果相比来验证模型的可靠性。