碳纤维复合材料的湿热老化模型研究

doi:10.19936/j.cnki.2096-8000.20231128.006

复合材料科学与工程 ›› 2023, Vol. 0 ›› Issue (11): 44-48.DOI: 10.19936/j.cnki.2096-8000.20231128.006

碳纤维复合材料的湿热老化模型研究

王威力, 魏程, 田晶

哈尔滨玻璃钢研究院有限公司,哈尔滨 150028

收稿日期:2022-07-06 出版日期:2023-11-28 发布日期:2023-12-14
作者简介:王威力(1982—),女,硕士,高级工程师,主要从事树脂基复合材料性能方面的研究,flint.2361@163.com。

Research on hygrothermal ageing models of carbon fiber composites

WANG Weili, WEI Cheng, TIAN Jing

Harbin FRP Institute Co., Ltd., Harbin 150028, China

Received:2022-07-06 Online:2023-11-28 Published:2023-12-14

摘要/Abstract

摘要： 在90%RH的高湿度环境下,选择40 ℃、60 ℃和80 ℃三个温度条件对碳纤维复合材料进行湿热加速老化试验,并对复合材料的动力学和力学性能进行测试。以扫描电镜(SEM)、力学性能、差热扫描(DSC)和红外(IR)测试结果为依据,选择了两种湿热加速老化模型,并计算确定了相应的参数,得到在90%RH的高湿度环境中,两种老化模型的具体计算公式。由计算结果可知,动力学模型较适用于推算不同温度条件下材料性能的变化情况,剩余强度模型适用于推算延长时间变量后的材料性能变化。

关键词: 碳纤维, 复合材料, 湿热老化, 老化模型

Abstract: Hygrothermal ageing test of carbon fiber composites were carried out with three temperature conditions of 40 ℃, 60 ℃ and 80 ℃ in 90%RH, and dynamic and mechanical properties of the composites were tested. Based on the results of SEM, mechanical characteristics,IR and DSC, two kinds of hygrothermal ageing models were selected, then formulas of two hygrothermal ageing models were proposed in 90%RH after parameters were calculated. The results show that the dynamic model should be chosen in the conditions with different temperatures, while the residual strength model should be chosen in the conditions with extended time variable.

Key words: carbon fiber, composite materials, hygrothermal ageing, aging model

中图分类号:

TB332

王威力, 魏程, 田晶. 碳纤维复合材料的湿热老化模型研究[J]. 复合材料科学与工程, 2023, 0(11): 44-48.

WANG Weili, WEI Cheng, TIAN Jing. Research on hygrothermal ageing models of carbon fiber composites[J]. COMPOSITES SCIENCE AND ENGINEERING, 2023, 0(11): 44-48.

参考文献

[1] 李登华, 林浩, 崔东霞, 等. 碳纤维复合材料单向板耐候性及湿热老化性能[J]. 材料科学与工程学报, 2018, 36(4): 535-540.
[2] 黄通, 郭保全, 栾成龙, 等. 薄壁内衬复合材料发射筒结构设计与缠绕工艺研究[J]. 玻璃钢/复合材料, 2019(5): 12-17.
[3] 刘雪梅, 孙会来, 贺龙宇, 等. CFRP制孔技术的研究现状与发展趋势[J]. 玻璃钢/复合材料, 2018(3): 101-106.
[4] 牛一凡, 李璋琪, 朱晓峰. 全湿热场下碳纤维/环氧树脂复合材料层间剪切强度[J]. 高分子材料科学与工程, 2021(6): 1-10.
[5] 南田田, 赵亮, 孟玲宇, 等. 湿-热-载荷共同作用下碳纤维增强环氧树脂基复合材料老化性能研究[J]. 纤维复合材料, 2020, 37(1): 21-27.
[6] 邹在平, 孟兵, 何文佩, 等. 不同水环境下碳纤维增强EP复合材料的吸湿老化[J]. 工程塑料应用, 2019, 47(9): 116-120.
[7] DASARI S, LOHANI S, GANGINENI P K, et al. Effects of cryogenic aging on flexural behavior of advanced inter-ply hybrid fiber-reinforced polymer composites[J]. Transactions of the Indian Institute of Metals, 2021, 74(9): 2171-2183.
[8] GUOF L, HUANG P, LI Y Q, et al. Multiscale modeling of mechanical behaviors of carbon fiber reinforced epoxy composites subjected to hygrothermal aging[J]. Composite Structures, 2021, 256(2): 113098.
[9] 王威力, 纪丹阳, 陈春露. 国内外复合材料湿热老化研究进展[J]. 纤维复合材料, 2019, 36(1): 35-37.
[10] TAO L, WEI M, QI L, et al. The hygrothermal aging process and mechanism of CFRP papered by prepreg that may be stored at room temperature[J]. Polymer Degradation and Stability, 2020, 182(1): 109395.
[11] 周世强. 碳纤维环氧预浸料储放老化及其对复合材料性能影响研究[D]. 上海: 东华大学, 2016.
[12] 罗漪, 王全凤, 杨勇新, 等. 碳纤维及浸润树脂自然老化性能的模型预测[J]. 数学的实践与认识, 2012, 42(5): 70-74.
[13] ZHANGL F, WANG S, QIAO W L, et al. High-speed milling of CFRP composites: A progressive damage model of cutting force[J]. The International Journal of Advanced Manufacturing Technology, 2020, 106(5-8): 1005-1015.
[14] WANG W C, WU X M, DING C, et al. Thermal aging performance of glass fiber/polyphenylene sulfide composites in high temperature[J]. Journal of Applied Polymer Science, 2021, 138(37): 50948.
[15] 胡聪. 湿热环境下复合材料泡沫夹层结构力学性能研究[D]. 南昌: 南昌工程学院. 2020.
[16] 陈跃良, 刘旭. 环境作用下的聚合物基复合材料性能研究进展及主要问题[J]. 飞机设计, 2010, 30(4): 49-56.

碳纤维复合材料的湿热老化模型研究

Research on hygrothermal ageing models of carbon fiber composites

PDF (PC)

可视化

摘要/Abstract

引用本文

使用本文

参考文献

相关文章 15

编辑推荐

Metrics

本文评价

[1]	王孟, 刘程, 张玉, 贾航, 乔越, 蹇锡高. 成型温度对CF/PPEK复合材料的缺陷和力学性能影响[J]. 复合材料科学与工程, 2024, 0(3): 5-12.
[2]	史洪源, 任文坚, 党杰, 周鹏. 玻璃纤维增强复合材料超声检测声场的CIVA仿真与试验研究[J]. 复合材料科学与工程, 2024, 0(3): 20-24.
[3]	杨思鑫, 曹忠亮, 顾付伟. 双三角点阵夹芯结构低速冲击下的动态响应与失效机制[J]. 复合材料科学与工程, 2024, 0(3): 25-34.
[4]	张斌, 赵晶, 王世杰. Kagome点阵结构参数对其压缩特性的影响及轻质化设计[J]. 复合材料科学与工程, 2024, 0(3): 35-42.
[5]	王宇轩, 曹东风, 胡海晓, 李书欣. 计及层内和层间的L形层合板失效的数值研究[J]. 复合材料科学与工程, 2024, 0(3): 43-53.
[6]	耿健, 董九志, 梅宝龙, 蒋秀明. 三维四向碳/碳复合材料力学性能预测与试验验证[J]. 复合材料科学与工程, 2024, 0(3): 54-60.
[7]	高坤, 张兆恒, 邢亚娟, 左小彪, 王博尧, 赵泽华. 含磷POSS阻燃乙烯基酯树脂性能研究[J]. 复合材料科学与工程, 2024, 0(3): 61-64.
[8]	郑子君, 乔英, 邵家儒. 基于机器视觉的短纤维复合材料的取向度提取方法[J]. 复合材料科学与工程, 2024, 0(3): 65-72.
[9]	许晓婷, 郝恩全, 邵慧奇, 邵光伟, 毕思伊, 陈南梁, 蒋金华. 三维大隔距机织间隔织物柔性复合材料的服役性能研究[J]. 复合材料科学与工程, 2024, 0(3): 73-78.
[10]	苏桐, 胡果馨, 刘振. 全碳纤维复合材料太阳能无人机机翼结构优化设计[J]. 复合材料科学与工程, 2024, 0(3): 79-83.
[11]	伍强, 赵凯, 刘鹏飞, 张涛涛, 朱德勇. Z形纤维增强复合材料层压板固化变形分析[J]. 复合材料科学与工程, 2024, 0(3): 84-90.
[12]	宋贵宾, 黄光启, 杨胜春. 复合材料层压板胶接挖补修理分析方法及影响因素研究[J]. 复合材料科学与工程, 2024, 0(3): 91-96.
[13]	王耀, 邵丹丹, 雷炳育. 共沉淀析出-热压技术制备高储能性能复合材料薄膜[J]. 复合材料科学与工程, 2024, 0(3): 97-102.
[14]	张仲香, 刘宝锋, 方晨鑫, 陈文光, 顾育慧, 李军向. 沙戈荒环境下风电叶片中复合材料耐高温性能研究[J]. 复合材料科学与工程, 2024, 0(3): 103-107.
[15]	邓忠, 支亚非, 程家林, 杨文. 太阳能无人机机翼复合材料主梁铺层优化[J]. 复合材料科学与工程, 2024, 0(3): 108-112.