【摘 要】
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随着应用领域的逐渐广泛,纤维增强复合材料(Fiber Reinforced Polymer,简称纤维复材)的耐久性成为研究热点。纤维复材的拉伸耐久性能采用的试验方法是破坏试验方法,由于纤维
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随着应用领域的逐渐广泛,纤维增强复合材料(Fiber Reinforced Polymer,简称纤维复材)的耐久性成为研究热点。纤维复材的拉伸耐久性能采用的试验方法是破坏试验方法,由于纤维复材的可设计性强,力学性能离散程度较大,导致不同研究者、同一研究者不同批次的试样均不相同,进而造成采用破坏试验方法得到的众多测试结果的基准点不同,纤维复材的耐久性研究成果没有统一的标准,从而限制了纤维复材耐久性研究成果对工程实践中的指导。针对在纤维复材耐久性能研究中存在的这一关键技术问题,本文首次提出了一种基于弹性模量测试的同体试验方法。该方法的核心思想是:在纤维复材耐久性试验的整个周期内,每个试件在一定拉伸控制水平下被重复拉伸而不破坏。通过该方法可以得到有相同基准点的弹性模量随老化时间的变化规律。为了实现纤维复材的同体测试,本文发明了配套的缓冲试验装置,并完成了15个玻璃纤维复材(GFRP)片材试件共计247次拉伸试验方法的比较研究。对比分析了同体试验方法和破坏试验方法对试验结果的影响,研究同体试验方法的控制方式(包括力控制方式和变形控制方式)和控制水平(分别为15%,20%,30%,40%和50%)对试验结果的影响。得到当采用力控制方式,控制水平为20%~30%时,采用同体试验方法拉伸试件对试件损伤最小且试验结果精度较好。从而确定了同体试验方法在试验过程中的可操作性以及配套缓冲装置的有效性。开展了为期6个月的GFRP片材在恒定湿热环境下的试验研究。基于同体试验方法和破坏试验方法,完成了8个批次共56个GFRP片材试件和14个树脂试件在各老化周期后的拉伸试验,分析了GFRP片材的弹性模量随老化时间的变化规律。通过对比两种测试方法所得的试验结果,证明了同体试验方法与破坏试验方法所得结果具有相似性。
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