【摘 要】
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碳纤维增强高分子复合材料（CFRP）具有力学性能优异、耐腐蚀、自重轻、比强度高等特点,在土木工程领域具有巨大的应用潜力。聚氨酯是一种具有高强度、高韧性、高耐久性、高粘结性能的高分子树脂,是作为CFRP基体的良好材料。目前,聚氨酯基CFRP材料在土木工程中应用较少,亟待开展疲劳性能研究。本文通过高温加速老化方法,研究了碳纤维增强聚氨酯基拉挤板材的弯曲疲劳性能以及水、海水、碱环境高温老化对弯曲疲劳性能
【基金项目】
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国家重点基础研究发展计划（973计划）,项目名称是:应用FRP实现重大工程结构高性能与长寿命的基础研究,课题名称是:FRP及其增强结构在极端服役条件下的性能与控制方法研究；
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碳纤维增强高分子复合材料（CFRP）具有力学性能优异、耐腐蚀、自重轻、比强度高等特点,在土木工程领域具有巨大的应用潜力。聚氨酯是一种具有高强度、高韧性、高耐久性、高粘结性能的高分子树脂,是作为CFRP基体的良好材料。目前,聚氨酯基CFRP材料在土木工程中应用较少,亟待开展疲劳性能研究。本文通过高温加速老化方法,研究了碳纤维增强聚氨酯基拉挤板材的弯曲疲劳性能以及水、海水、碱环境高温老化对弯曲疲劳性能的影响。首先,开展了碳纤维增强聚氨酯基拉挤板材在不同应变水平下的弯曲疲劳性能研究,获得了应变-疲劳寿命曲线,建立了刚度退化模型和基于Weibull分布的疲劳寿命预测模型。结果表明,聚氨酯基CFRP拉挤板材具有良好的抗弯曲疲劳性能,如在1.80%应变水平下具有超过10~5次的疲劳寿命;在85%置信度下,聚氨酯基CFRP拉挤板材在1.8%和1.9%应变水平下具有82402次、11221次疲劳寿命。其次,研究了高温（60℃）蒸馏水、海水、碱溶液环境加速老化后CFRP板材在1.8%应变水平下的弯曲疲劳性能,获得了不同浸泡时间下板材的疲劳寿命曲线,建立了基于Weibull分布的疲劳寿命预测模型。结果表明:水、海水、碱环境下浸泡7、15、30天后聚氨酯基CFRP拉挤板材的弯曲疲劳寿命随老化时间的增长而降低;水环境浸泡试样的寿命降低速率呈现降低趋势,海水和碱环境浸泡试样则呈现增大趋势,推测其原因为海水和碱环境中聚氨酯基体的后固化作用受到抑制。
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