湿热老化对BFRP粘接接头横向冲击力学性能的影响

作者：那景新; 谭伟^*; 慕文龙; 栾建泽

来源：交通运输工程学报, 2020, 20(04): 134-144.

DOI：10.19818/j.cnki.1671-1637.2020.04.010

• 车辆工程
• 玄武岩纤维复合材料
• 粘接接头
• 湿热老化
• 横向冲击
• 失效载荷

为了给车辆粘接结构的碰撞安全提供参考,选取玄武岩纤维复合材料(BFRP)制作了单搭接接头;根据车辆服役环境,选取温度/湿度为80℃/30%和80℃/95%两种环境(GWCS和GWGS),对接头分别进行了0、5、10和15 d的老化,通过准静态拉伸测试了失效载荷和失效形式随时间的变化规律;利用差示扫描量热法分析了BFRP和粘接剂在老化前、后的玻璃态转变温度;对未老化和老化15 d后的接头进行了冲击能量为0、20、40和60 J的横向冲击试验,分析了能量吸收、最大冲击载荷和最大变形随冲击能量的变化规律,同时测试了接头失效载荷和失效形式的变化规律。分析结果表明:GWCS环境下,老化后接头失效载荷下降比较小,粘接剂发生后固化反应,BFRP发生分子链断裂,接头更容易发生基体开裂或者纤维撕裂;GWGS环境下,老化能明显加速接头性能的退化,容易造成粘接剂与BFRP界面发生水解和膨胀,老化15 d后失效载荷下降了54.99%,失效断面为界面与内聚为主的混合失效;GWCS环境下,老化后接头具有较好的承受冲击载荷和抵抗变形的能力,冲击后失效载荷变化不大;GWGS环境下,老化后接头受横向冲击影响明显,承受冲击载荷和抵抗变形的能力较差,在60 J冲击后接头表面损伤严重,失效载荷下降明显,下降幅度为58.71%,失效断面为界面与内聚为主的混合失效,损伤裂纹较为明显。可见,车辆服役过程中,粘接结构需尽量避免受高温高湿环境的作用,尤其注意横向冲击对老化后粘接结构的影响。

• 单位
  汽车仿真与控制国家重点实验室; 吉林大学