水分-载荷耦合作用下2D编织复合材料的力学行为

为了研究长期水分-载荷耦合作用下2D编织复合材料的吸湿行为及性能劣化规律,设计了水分-载荷耦合环境老化装置,开展了不同应力水平下碳纤维增强环氧树脂(T300/H69)平纹编织复合材料的吸湿试验及吸湿后的拉伸试验。结果表明:T300/H69编织复合材料的吸湿量与拉伸预应力总体上呈现正相关,随着拉伸预应力的增大而增大;相对于水分单独作用,水分-载荷耦合作用下材料的弹性模量和强度退化更明显,在140%σ_(s)(σ_(s)为屈服强度)预应力下作用432 h后,编织复合材料的弹性模量及失效强度分别下降达55.9%和35.4%。此外,通过宏微观断面分析,进一步揭示长期水分-载荷耦合作用下编织复合材料性能的退化机制,并基于Shiva剩余强度理论,改进了水分-载荷作用下复合材料的剩余强度模型,预测结果良好,为复杂环境下复合材料耐久性设计提供指导。