服役温度对铝合金-碳纤维增强树脂复合材料粘接接头准静态失效的影响
来源期刊:复合材料学报2020年第5期
论文作者:栾建泽 宋学伟 那景新 谭伟 慕文龙
文章页码:1088 - 1095
关键词:碳纤维增强树脂;复合材料;粘接接头;温度;加载速率;失效;
摘 要:为了研究服役温度对铝合金-碳纤维增强树脂(CFRP)复合材料粘接接头准静态失效的影响,本文加工了铝合金-CFRP复合材料粘接接头。考虑车辆实际运行工况下的服役温度,选取低温(-40℃)、常温(20℃)和高温(80℃)三种环境温度,结合设计的Arcan夹具对铝合金-CFRP复合材料粘接接头分别进行1 mm/min和100 mm/min的准静态试验,得到不同温度下铝合金-CFRP复合材料对接接头(BJs)、45°嵌接接头(45°SJs)和剪切接头(TSJs)的准静态失效强度,并结合失效断面对接头失效形式进行分析,建立了失效准则方程和三维响应曲面。结果表明:不同加载速率下的铝合金-CFRP复合材料粘接接头失效强度在高温环境下均呈明显的下降趋势,在低温环境下均呈一定程度的上升趋势。高温下的失效模式为胶层的内聚失效,低温下的失效模式中纤维撕裂的比例上升。相对于1 mm/min加载速率下的准静态失效强度,各温度和应力状态下的铝合金-CFRP复合材料粘接接头在100 mm/min加载速率下的准静态失效强度明显提高。
栾建泽,宋学伟,那景新,谭伟,慕文龙
吉林大学汽车仿真与控制国家重点实验室
摘 要:为了研究服役温度对铝合金-碳纤维增强树脂(CFRP)复合材料粘接接头准静态失效的影响,本文加工了铝合金-CFRP复合材料粘接接头。考虑车辆实际运行工况下的服役温度,选取低温(-40℃)、常温(20℃)和高温(80℃)三种环境温度,结合设计的Arcan夹具对铝合金-CFRP复合材料粘接接头分别进行1 mm/min和100 mm/min的准静态试验,得到不同温度下铝合金-CFRP复合材料对接接头(BJs)、45°嵌接接头(45°SJs)和剪切接头(TSJs)的准静态失效强度,并结合失效断面对接头失效形式进行分析,建立了失效准则方程和三维响应曲面。结果表明:不同加载速率下的铝合金-CFRP复合材料粘接接头失效强度在高温环境下均呈明显的下降趋势,在低温环境下均呈一定程度的上升趋势。高温下的失效模式为胶层的内聚失效,低温下的失效模式中纤维撕裂的比例上升。相对于1 mm/min加载速率下的准静态失效强度,各温度和应力状态下的铝合金-CFRP复合材料粘接接头在100 mm/min加载速率下的准静态失效强度明显提高。
关键词:碳纤维增强树脂;复合材料;粘接接头;温度;加载速率;失效;