湿热环境对CFRP复合材料-铝合金螺栓连接结构静力失效的影响

来源：复合材料学报杂志2021年第7期北京时间：

作者：张娇蕊, 山美娟, 黄伟, 赵丽滨,

摘要：湿热环境对碳纤维增强树脂(CFRP)复合材料-铝合金螺栓连接结构失效的显著影响给整体结构带来了安全隐患。为准确评估湿热环境对混合螺栓连接静力失效的影响，基于复合材料渐进损伤模型及金属韧性断裂准则，建立了考虑湿热效应的复合材料-金属螺栓连接静力失效预测模型。采用该模型预测了CFRP复合材料-铝合金单钉双剪连接结构在23℃干态、70℃平衡吸湿状态下的静强度和失效模式，与试验结果吻合良好，验证了模型的有效性。在此基础上，进一步揭示了不同湿热工况对CFRP复合材料-铝合金单钉双剪、多钉双剪连接结构静力拉伸失效的影响规律。结果表明：相比于23℃干态条件，23℃平衡吸湿条件、70℃干态条件和70℃平衡吸湿条件下CFRP复合材料-铝合金单钉双剪连接结构的失效载荷分别下降了4.5%、7.2%和13.9%；高温是导致湿热环境中CFRP复合材料层板损伤区域增大的主要因素；随着螺栓数目的增加，70℃平衡吸湿状态时连接结构静强度相比于23℃干态的下降幅度逐渐降低。

关键词：碳纤维增强树脂复合材料, 螺栓连接, 湿热环境, 渐进损伤, 韧性准则, 失效,