SRM复合材料壳体湿热老化双因素显著性研究

本文采用加速湿热老化试验(60℃/80%RH、60℃/95%RH、70℃/80%RH、70℃/95%RH),研究了玻璃纤维复合材料在湿热条件下的性能变化,并利用Origin软件绘制了最大拉伸强度-时间曲线。采用双因素显著性分析的方法建立了数学模型,针对两种因素(温度和湿度)在老化过程中对玻璃纤维复合材料最大拉伸强度的影响进行了量化研究。结果表明:湿热条件下复合材料力学性能下降明显;加速老化初期(2天),温度和湿度的单独作用不明显,对应的F值分别为1.347615和1.107897,都小于Fcrit(3.458);加速老化中期(6天和14天),温度和湿度的单独作用比较明显,对应的F值也比Fcrit大;加速老化后期(28天),湿度的影响凸显,其F值为16.74582。

温湿度变化对固体火箭发动机粘接界面的影响

固体火箭发动机的粘接界面通常在贮存和使用过程中容易受到多种环境因素的影响。采用加速老化的方法研究钢壳体发动机粘接界面在湿热老化条件下的性能变化。双因素显著性分析可对界面扯离力的测试影晌进行量化评估。结果表明湿热环境下界面力学性能下降明显,湿度变化为主要原因。

HTPB推进剂老化性能湿热影响分析

目的掌握HTPB推进剂老化过程中,温度和湿度对其力学性能的影响及贡献程度。方法对HTPB推进剂进行不同湿热条件下的加速老化试验,并测量不同老化时间推进剂的质量损失分数和力学性能,结合推进剂在温度和湿度下的作用机理,对质量损失分数随老化时间的变化规律进行分析,以最大拉伸强度作为性能指标,对HTPB推进剂湿热老化过程进行湿热双因素方差分析。结果湿度对HTPB推进剂质量损失分数的影响起主导作用,在75%~85%有一个湿度拐点值,大于或小于这个拐点值,推进剂遵循不同的质量损失分数变化规律。温度和湿度对推进剂最大抗拉强度方差分析的F值均大于其临界值,影响显著。相比而言,湿度的影响更加显著,整个老化过程中,温度和湿度的影响作用表现出先增加、后下降的趋势。温湿交互作用在试验前期和后期对推进剂的影响不显著,而在试验中期较为显著,同样呈现出先增大、后减小的规律。结论湿度对推进剂最大拉伸强度影响的贡献率最大,温度次之,交互作用最小。从时间轴上看,湿度的贡献率表现为单调递增趋势,温度为单调递减趋势,交互作用呈现抛物线趋势。

湿热环境作用下HT280双马来酰亚胺树脂的蠕变性能与模型

在80℃/85%RH湿热环境下对HT280双马来酰亚胺树脂进行了环境老化处理,分别测试了湿热老化前后树脂的吸湿率、红外光谱、试样断口形貌特征、动态力学热性能和蠕变性能。结果表明,随着湿热老化时间的延长,树脂的吸湿率先快速增加,后趋于平缓。经历湿热老化前后的树脂蠕变曲线均呈速率衰减变化趋势。树脂蠕变性能的变化归因于树脂网链伸长导致的储能模量增加和湿热物理老化的综合作用。通过3种模型对实验数据进行了拟合,发现三参数时间硬化模型的蠕变拟合效果最好;Poynting-Thomson模型次之;Kevin模型拟合精度较差。三参数时间硬化模型能够较好地预测蠕变曲线,对长时间树脂蠕变的研究有一定的帮助。

复合材料层合板修理结构湿热环境的弯曲性能

为研究民用航空器结构用复合材料修理结构在应对环境变化时,弯曲性能的演变规律及机理,利用电子万能材料试验机、扫描电镜、激光共聚焦显微镜等设备系统,研究了经不同胶接挖补维修方案修理前后的纤维增强苯并噁嗪复合材料层板结构在干态/吸湿环境条件下的弯曲性能演变及失效机理。结果表明:本体修理材料/热压罐固化方式、本体修理材料/热补仪固化方式、非本体修理材料/热压罐固化方式、非本体修理材料/热补仪固化方式工艺修理试板的弯曲强度在室温下可恢复至完好试样的99%、95%、97%、87%;相同修理工艺条件下,经过湿热处理后试样的弯曲性能恢复率分别降至65%、56%、60%、34%。弯曲断口分析,完好试样的失效形式为纤维受拉断裂,修理试样的失效形式为纤维受拉断裂及脱粘拔出。采用本体修理材料/热压罐固化方式修理试样的纤维/树脂界面结合最佳。

湿热环境对铝合金接头性能的影响

选择单搭接接头,研究高铁车窗使用胶粘剂的耐候性,分别进行不同循环老化周期耐候性试验,研究不同老化周期对粘接性能的影响。通过对老化前后粘接接头准静态拉伸试验,确定其衰减比率和失效模式,并使用扫描电镜对失效接头断面进行表征。最后使用最小二乘法拟合出剩余强度与老化周期之间的关系曲线。研究结果表明:随着老化时间的增加,粘接强度退化明显,说明环境因素对粘接强度产生巨大影响。

基于FTIR分析的CFRP-铝合金粘接接头剩余强度预测

对CFRP-铝合金粘接接头在湿热环境下的老化行为及机理进行了研究。将接头在80℃/95%相对湿度环境下老化不同周期,然后进行准静态拉伸、剪切测试。分析总结接头剩余强度及失效形式变化规律,并结合胶粘剂红外光谱分析,揭示老化机理。结果表明:湿热老化造成接头强度显著下降,变化规律近似服从指数函数;老化前、后接头断面均以内聚失效为主。随着老化周期的增加,胶粘剂-基材界面出现损伤并不断加剧。由于胶粘剂的增塑,老化后接头失效断面变得相对粗糙;胶粘剂在湿热环境下主要发生水解反应,出现断链现象,同时在老化初期胶粘剂发生后固化。胶粘剂退化是造成接接头强度下降的主要原因。建立了粘接接头剩余强度快速预测方法,采用该方法可以通过测试胶粘剂化学特性,实现老化后接头的剩余强度预测。

复合绝缘子HTV硅橡胶伞套的湿热老化特性研究

由于长期运行在湿热的气候环境下,近年来我国南方地区复合绝缘子异常发热、击穿断裂等故障时有发生,严重威胁了电网的安全稳定运行。为了研究复合绝缘子硅橡胶伞套的湿热老化特性,首先对高温硫化(High Temperature Vulcanization,HTV)硅橡胶进行湿热老化实验,然后利用扫描电镜、红外光谱、热重分析、介电谱和热刺激电流测试等分析手段对湿热老化和运行老化样品进行微观分析,结果表明:湿热的联合作用能够显著加速HTV硅橡胶的老化进程,随着湿热老化时间的增加,样品的表面微观形貌、化学基团、热解性能、介电性能和陷阱性能均逐渐劣化,其中,硅氧主链与硅碳侧链红外吸收峰高、热解剩余质量、介电参数和陷阱参数可作为硅橡胶的老化特征参量,评估其老化状态;HTV硅橡胶在湿热老化过程中主要发生PDMS分解,湿热老化26天样品的PDMS的劣化程度与运行老化10年的伞裙接近;烘干后样品的介电参数显著降低,表明水分入侵对其介电性能具有重要影响,湿热老化充分考虑了这一因素,相比于其他老化方式更加全面合理。