高温预损伤对碳纤维复合材料冲击后压缩剩余强度影响规律研究

对9A12环氧树脂基T700级碳纤维复合材料(CFRP)层合板在不同预损伤温度(180℃、210℃、240℃)和损伤时间(24 h、72 h、120 h、168 h)下进行低速冲击和冲击后压缩试验(CAI),结合数字图像技术(DIC)和微观形貌研究高温预损伤下CFRP层合板失重量与剩余强度随损伤温度和时间的变化规律。结果表明:CFRP层合板不同温度下相对失重量和冲击后压缩强度下降率均先快后慢,最后趋于稳定。180℃预损伤后相对失重量和剩余强度随损伤时间变化较小,损伤120 h后趋于稳定。温度升至210℃与240℃,损伤初期层合板剩余强度迅速下降,40 h后剩余强度分别降低20.4%和25.1%,较180℃下损伤120 h后剩余强度更低。分析结果,建立CFRP层合板高温预损伤导致的失重量与冲击后压缩剩余强度线性关系模型。利用DIC技术记录CFRP层合板在压缩方向上的应变演化规律,并得到应变云图。观察微观形貌发现高温损伤使树脂对纤维的包裹性下降,层间出现散布的树脂颗粒,且在240℃时材料的损伤形式由结构性断裂变为环氧树脂氧化分解导致的损伤。

高温预损伤下煤岩蠕变声发射及分形特征

为了研究高温条件下煤岩微裂缝发展及破坏规律,对煤样进行不同温度预损伤和三轴蠕变声发射实验,探讨煤岩在经历高温预损伤过后的力学行为特征。研究结果表明:随着温度升高,煤岩预损伤呈幂函数型递增;较低温(≤200℃)预损伤下,煤岩呈脆性破坏特征,加速蠕变特征不明显;较高温(>200℃)预损伤下,煤岩呈韧-脆性破坏特征,且加速蠕变特征较明显;稳态蠕变速率εs的对数值与预损伤D之间呈线性相关关系;温度越高,煤岩的声发射振铃计数率水平越小,呈低频低幅值变化,且蠕变3阶段越趋于"同频"发展,累计振铃计数Nm与预损伤D之间呈负指数型函数递减;分形维数值呈"减小-动态稳定-再次减小"3阶段变化,并与蠕变3阶段相对应,分形维数由稳态向减小转变的转折点可作为判断煤岩失稳破坏的依据;温度越高(预损伤值越大),分形维数df越大,岩样破坏越无序。研究成果对于揭示经历不同温度热解气化损伤后煤岩的长期力学行为具有重要意义。