王家伟,冯国斌,李 斌,张检民,吕玉伟,韦成华,刘泽涛,王 娜

(1.西北工业大学 航空学院,西安 710072;2.西北核技术研究所;3.激光与物质相互作用国家重点实验室:西安 710024)

碳纤维增强复合材料(carbon fiber reinforced polymer,CFRP)具有高比强度、高比模量、耐腐蚀、耐疲劳及阻尼减震性好等优点,在航空航天及土木工程等领域得到了广泛应用[1-3]。在实际工程应用中,CFRP材料的性能受温度影响较大,受环境温度作用后的力学性能变化将直接影响结构的安全性。因此,经历温度变化后的CFRP 剩余力学性能研究引起了学者的广泛关注[4-6]。李承高[7]研究了碳纤维经高温(400～700℃)处理后的结构与拉伸性能的关系,并建立了相应模型。纪朝辉等[8]利用电流加热的方式研究了T300/E51型CFRP材料加热后的剩余压缩强度。结果表明,随着电流的增加,稳态温度也升高,电流产生的高温会破坏基体及界面的粘接性能,当稳态温度大于180℃时,CFRP材料的力学性能出现明显下降。郭云力[9]研究了雷击引起的瞬态高温温度场对CFRP 层合板剩余力学性能的影响,结果表明,CFRP材料在瞬态高温影响下主要损伤形式有损伤坑和分层2种,引起损伤坑的主要原因是树脂热解及纤维烧蚀,引起分层的主要原因是气体膨胀和热应力。上述研究成果均表明,温度对CFRP材料的力学性能具有重要的影响,研究高温加热后的CFRP剩余力学性能具有重要意义。

另一方面,激光作为一种新型热源正在不断发展,采用激光对复合材料进行热处理或模拟开展高温力学性能实验方面的应用变得越来越广泛[10-14]。……