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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
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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 1 试验部分
,
舶等行业中广泛应用以来科研人员就开始关注复 1. 1 原材料
增强复合材料�中国兵器工业集团第五三研
合材料的自然老化寿命问题。经过几十年的研究发 GF
现,聚合物基复合材料的自然老化是一个非常复杂究所。
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
, 氙灯光老化试验箱�型,美国
其本身的物理、力学性能存在较大的分散性这种分 Ci65 /DMCA Atlas
��公司�
散性受原材料树脂体系、增强纤维等的分散性、 Electric Devices
热老化试验箱�型,上海试验仪器总厂�
复合材料的固化成型工艺及后处理工艺、树脂在增 401B
湿热老化箱�型,重庆银河试验仪器有
强纤维中的流动行为、气泡、空隙等诸多因素的影 SH050A
[] 限公司�
响 1 。
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纤维增强复合材料作为一种聚合物基复合材万能电子试验机 RGT - 10A 型深圳市瑞格尔
料,因其自然老化性能分散性大,导致在老化试验过仪器有限公司。
程中需要用大量的试样,试验费用非常高,在项目研 1. 3 试验方法及条件
, 选用自然老化和人工加速老化两种试验方法
究中难以承受。因此在实际工程应用中需要在自。
其中人工加速老化试验方法有热空气加速老化光
然老化数据少、老化周期短的情况下对复合材料寿、
加速老化、湿热老化等方法。
命进行预测。国内外很多科研工作者对聚合物基复
热空气加速老化试验按进
合材料的自然老化寿命预测做了很多工作俄罗斯 GB /T 7141 - 1992
。行,试验温度为�
全俄航空研究院古尼耶夫等提出了中值老化 80℃
Γ. M. 光加速老化试验按进
寿命和剩余强度之间的关系公式,工程应用表明,该 GB /T 164222. 2 - 19