文档介绍：68
工程塑料应用
2011 年,第 39 卷,第 1 期
玻璃纤维增强复合材料的寿命预测
*
李
晖
1
张录平
1
孙
岩
1
刘亚平
1
王树伦
2
章玉斋
1
( 1. 中国兵器工业集团第五三研究所,济南
250031;
2. 南京军代局驻济南地区代表室,济南 250031)
摘要
运用双因素方差分析法对试验数据进行分析,选取能够敏感反映玻璃纤维( GF) 增强复合材料在老化过
程中性能变化的指标———弯曲强度作为预测寿命的性能指标。提出了环境综合因子的概念,并利用实验室人工加
速老化试验数据分析确定环境综合因子中各因素( 温度、湿度、光照强度) 的比例系数。基于二元统计分析方法,建
立 GF 增强复合材料在老化过程中弯曲强度与老化时间、环境综合因子之间的二元一次方程,通过计算可得方程的
形式为 y = 684. 13 - 4. 071t - 0. 025w,利用 F 检验法对回归方程和回归系数的显著性进行检验,检验结果表明,在α
= 0. 01水平下,方程的回归效果和回归系数均为显著。利用 6 个地区 3 a 试样的试验数据对方程进行验证,结果预
测值和实测值很好地吻合,说明用此回归方程预测 GF 增强复合材料的寿命在一定条件下是可靠的。
关键词
玻璃纤维增强复合材料
寿命
预测
环境综合因子
自从聚合物基复合材料在航空、航天、车辆、船
舶等行业中广泛应用以来,科研人员就开始关注复
1
1. 1
试验部分
原材料
合材料的自然老化寿命问题。经过几十年的研究发
现,聚合物基复合材料的自然老化是一个非常复杂
GF 增强复合材料: 中国兵器工业集团第五三研
究所。
的问题,原因是聚合物基复合材料与金属材料相比,
1. 2
主要仪器、设备
其本身的物理、力学性能存在较大的分散性,这种分
散性受原材料( 树脂体系、增强纤维等) 的分散性、
复合材料的固化成型工艺及后处理工艺、树脂在增
强纤维中的流动行为、气泡、空隙等诸多因素的影
氙灯光老化试验箱: Ci65 / DMCA 型,美国 Atlas
ElectRic Devices 公司;
热老化试验箱: 401B 型,上海试验仪器总厂;
湿热老化箱: SH050A 型,重庆银河试验仪器有
[1]
。
限公司;
纤维增强复合材料作为一种聚合物基复合材
料,因其自然老化性能分散性大,导致在老化试验过
程中需要用大量的试样,试验费用非常高,在项目研
究中难以承受。因此在实际工程应用中,需要在自
然老化数据少、老化周期短的情况下对复合材料寿
命进行预测。国内外很多科研工作者对聚合物基复
合材料的自然老化寿命预测做了很多工作。俄罗斯
全俄航空研究院Γ. M. 古尼耶夫等提出了中值老化
寿命和剩余强度之间的关系公式,工程应用表明,该
公式能较好地描述聚合物基复合材料的自然老化规
[2]
用上提供参考依据,减少因材料老化而造成的巨大
损失与事故。
笔者主要通过对玻璃纤维( GF) 增强复合材料
的不同地区的自然大气暴露试验和实验室人工加速