文档摘要：海洋环境对碳纤维增强树脂复合材料(CFRP)-钢板的黏结性能有着严重影响.为评估CFRP-钢板黏结界面在海洋环境腐蚀下的黏结强度,采用双搭接接头,开展了5种不同黏结长度试件在NaCl溶液中腐蚀7～21天的实验研究.使用数字图像相关技术(DIC)对CFRP的轴向应变分布进行监测,同时使用扫描电子显微镜(SEM)和能谱仪(EDS)观测CFRP表面微观信息及元素含量的变化.结果表明,随着腐蚀周期的增加,CFRP表面的Na+,Cl-元素含量逐渐增加,引起电荷补偿,电解液渗入界面导致自由体积膨胀,从而造成界面黏结强度下降.腐蚀后的试件均发生CFRP-胶层的界面失效,不同黏结长度试件的极限荷载均随腐蚀周期的增加而降低.腐蚀7～14天后,黏结界面的延展性降低;腐蚀21天后界面软化段消失,呈现出明显的脆性破坏特征.基于Fickian理论以及黏结滑移本构参数,建立了CFRP-钢板的有限元模型,分别模拟了海水在黏结界面间的扩散特征及界面Ⅱ型剥离过程,数值结果和实验结果吻合较好.
Abstract：ThebondingperformanceofCFRP-steeljointsbetweencarbonfiberreinforcedpolymer(CFRP)plateandsteelisseriouslyaffectedbymarineenvironment.InordertoevaluatethebondingstrengthofCFRP-steeljointsexposedtomarineenvironment,adouble-lapshearjointonfivespecinmenswithdifferentbondinglengthswerecorrodedfor7to21daysintheNaClsolution.Thetechniqueofdigitalimagecorrelation(DIC)wasappliedtomeasurethenormalstraindistributiononthesurfaceofCFRP.Scanningelectronmicroscope(SEM)andenergydispersivespectrometer(EDS)wereusedtoobservemicroscopicinformationandmonitorelementcontentchangesofCFRPsurface.TheresultsshowthatthecontentsofNa+andCl-ontheCFRPsurfaceareincreasedwiththeincreaseofcorrosionperiod,whichinduceschargecompensation.Electrolytepenetrationintotheinterfaceleadstofreevolumeexpansion,resultinginadecreaseintheinterfacialbindingstrength.TheadhesionfailureattheinterfaceofadhesiveandCFRPisobservedintheexperiment.Thecorrosionisaggravatedwiththeincreaseoftime,leadingtothedecreaseoftheultimateloadandtheductility.Theinterfaceductilitydecreasesaftercorrodingfor7to14daysandthestrainsofteningdisappearsandexhibitscharacteristicsofthebrittlefailureaftercorrodingfor21days.ThefiniteelementmodelwasestablishedbasedontheFickiantheoryandbonding-slipconstitutiveparameters.ThediffusioncharacteristicsofseawaterbetweenbondinginterfacesandtheinterfacetypeⅡdelaminationprocessweresimulated,andthenumenicalresultsareingoodagreementwiththeexpermentalresults.
作者：李腾 宁志华 吴嘉瑜 Author：LITeng NINGZhihua WUJiayu
作者单位：暨南大学力学与建筑工程学院重大工程灾害与控制教育部重点实验室,广州510632;湖南大学土木工程学院,长沙410082暨南大学力学与建筑工程学院重大工程灾害与控制教育部重点实验室,广州510632南方科技大学海洋科学与工程系,广东深圳518055
刊名：材料工程 ISTICEIPKU
Journal：JournalofMaterialsEngineering
年，卷(期)：2024, 52(6)
分类号：TB333
关键词：CFRP加固钢板 双剪实验 数字图像相关技术 黏结-滑移关系
Keywords：CFRP-strengthenedsteelstructure double-lapsheartest digitalimagecorrelationtechnique bond-sliplaw
机标分类号：TU375.1U445.72TU528.582
在线出版日期：2024年7月15日
基金项目：国家自然科学基金，广东省自然科学基金，广东省自然科学基金，中国博士后科学基金CFRP加固钢板在海洋环境下的黏结性能实验研究及数值模拟[
期刊论文] 材料工程--2024, 52(6)李腾 宁志华 吴嘉瑜海洋环境对碳纤维增强树脂复合材料(CFRP)-钢板的黏结性能有着严重影响.为评估CFRP-钢板黏结界面在海洋环境腐蚀下的黏结强度,采用双搭接接头,开展了5种不同黏结长度试件在NaCl溶液中腐蚀7～21天的实验研究.使用数字图像...参考文献和引证文献
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