铝合金-BFRP粘接接头的服役高温老化力学性能及失效预测

栾建泽¹，那景新¹，谭伟¹，慕文龙¹，申浩¹，秦国锋²

1. 吉林大学汽车仿真与控制国家重点实验室2. 广西师范大学职业技术师范学院

摘 要：选取50℃和80℃的高温老化环境,结合设计的测试夹具测得高温老化0,10,20,30天后铝合金-BFRP（玄武岩纤维增强树脂基复合材料）粘接接头在1 mm/min加载速率下的准静态抗拉强度与剪切强度,并对接头的失效断面进行宏观分析。结果表明:80℃高温老化后,胶黏剂发生后固化反应,力学性能增强,BFRP发生化学键断裂,玻璃化转变温度（T_g）降低;老化30天后,接头的抗拉强度下降,剪切强度上升;30天后拉伸接头失效断面出现分层,剪切接头出现胶层内聚与纤维撕裂的混合失效;50℃高温老化后,胶黏剂的力学性能略微上升,拉伸接头的失效强度变化不大,失效模式以纤维撕裂和分层为主;剪切接头的失效强度略微上升,失效模式以胶层内聚为主。根据二次应力准则对抗拉强度和剪切强度进行曲线拟合;根据响应面原理,建立失效准则随老化时间的响应面方程,用以对铝合金-BFRP粘接结构胶层的裂纹产生和扩展进行预测。

关键词：铝合金;玄武岩纤维增强树脂基复合材料;粘接接头;高温;失效;