通過(guò)對(duì)大量聚合物基復(fù)合材料自然老化數(shù)據(jù)的分析研究,建立了高置信度、高可靠度的自然老化壽命方程,從而可以求得工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中急需的聚合物基復(fù)合材料高置信度、高可靠度的自然老化壽命和老化剩余強(qiáng)度。同時(shí),還提出了確定該老化方程中參數(shù)的小子樣方法,在精度相同的情況下,該方法可以比傳統(tǒng)的成組試驗(yàn)法節(jié)省50%以上的試件:而在試件數(shù)一定的條件下,則可以大大提高預(yù)測(cè)精度。文中給出了一個(gè)驗(yàn)證實(shí)例。
自從聚合物基復(fù)合材料在航空、航天、船舶、建筑等行業(yè)中不斷擴(kuò)大應(yīng)用,人們就開(kāi)始關(guān)注復(fù)合材料的自然老化壽命問(wèn)題。經(jīng)過(guò)幾十年的研究發(fā)現(xiàn),聚合物基復(fù)合材料的自然老化是一個(gè)非常復(fù)雜的問(wèn)題,原因是聚合物基復(fù)合材料與金屬材料相比,其本身的物理、力學(xué)性能存在較大的分散性,這種分散性受原材料(樹(shù)脂體系、增強(qiáng)纖維等)的分散性,復(fù)合材料復(fù)雜的固化成型工藝,如固化時(shí)間、溫度、壓力及后處理工藝,樹(shù)脂在增強(qiáng)纖維中的流動(dòng)行為,氣泡,空隙等諸多因素的影響。
聚合物基復(fù)合材料的自然老化性能分散性大的特點(diǎn)導(dǎo)致了老化試驗(yàn)中需要投放大量的試件,加上復(fù)合材料的昂貴,其試驗(yàn)費(fèi)用往往使工程上難以承受。因此,復(fù)合材料老化壽命研究中遇到的一個(gè)難題是自然老化性能數(shù)據(jù)少,老化周期短(大多數(shù)情況只做到10年左右)。正因?yàn)槿绱耍壳皣?guó)內(nèi)外只是對(duì)聚合物基復(fù)合材料自然老化的中值壽命和中值剩余強(qiáng)度的變化規(guī)律進(jìn)行了研究,俄羅斯全俄航空材料研究院F.M.古尼耶夫等人提出了中值老化壽命和剩余強(qiáng)度之間的關(guān)系式,工程應(yīng)用表明,該公式能比較好地描述聚合物基復(fù)合材料自然老化規(guī)律。葉宏軍、詹美珍等人還用該公式對(duì)我國(guó)的T300/ 4211復(fù)合材料老化數(shù)據(jù)進(jìn)行處理,并預(yù)測(cè)了該材料25年后的中值老化剩余強(qiáng)度。但是,在工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中需要用到的是老化剩余強(qiáng)度的A基值(對(duì)應(yīng)于95%置信度、99%可靠度的老化剩余強(qiáng)度最小值)和B基值(對(duì)應(yīng)于95%置信度、90%可靠度的老化剩余強(qiáng)度最小值),以及估算復(fù)合材料高置信度、高可靠度的老化壽命。因此,迫切需要研究聚合物基復(fù)合材料高置信度、高可靠度自然老化壽命與剩余強(qiáng)度的變化規(guī)律,建立其數(shù)學(xué)關(guān)系式。
資料下載: 聚合物基復(fù)合材料自然老化壽命預(yù)測(cè)方法.pdf