纤维增强塑料（FRPS）提供了与常规结构材料相比的许多优点。欧洲杯足球竞彩它们具有高强度和模量重量比，耐疲劳和耐腐蚀，可符合且需要低维护。但是，由于其未知的长期属性，当暴露于在役负载和环境中的组合时，设计人员仍然不愿在一次承载结构中使用FRP。暴露于热，水分，烃，疲劳和静载荷等的影响，更重要的是这些参数的组合可能降低材料的刚度和强度。缺乏FRP和加速的老化方法缺乏长期数据，这些方法将预测这种降解可能对剩余性质的影响和未来的结构具有两个主要问题的两个主要问题。 长期和加速老化理想情况下，用于长期使用的复合材料及其欧洲杯足球竞彩结构应该在真实的使用环境中进行实时测试。通常这是不可行的，因为所涉及的时间将大大延迟产品开发。然而，在韦斯特兰直升机公司目前正在运行的一个项目中，这些长期数据是无价的。测试板和主转子叶片截面在澳大利亚的一个热/湿场地自然老化，在有应力和无应力条件下老化长达10年。进一步的标本暴露在45°C和85%RH的环境舱中。其他人则在澳大利亚的一个炎热/干燥的地点暴露了5年。10年的湿自然暴露对结构和板的疲劳强度没有影响。虽然玻璃纤维材料的纤维主导性能比碳纤维的性能退化更严重，但在基体主导性能中，联枝静态降解最大。欧洲杯足球竞彩在炎热/干燥条件下的优惠券在5年后不会受到影响。 这种长期的方法通常是不可行的，需要加速老化技术。在聚合物(热固性、热塑性塑料或弹性体)中，分子链之间存在自由空间。这种自由空间使聚合物能够吸收它们所接触到的流体，特别是具有相似溶解度参数的流体。这种吸收在物理上削弱聚合物，也可能在化学上侵蚀聚合物。这些过程的动力学受扩散和化学动力学控制，两者都受温度影响的阿伦尼乌斯关系控制。因此，加速测试可以在较高的温度下进行，其结果可以根据寿命预测的使用温度进行推断。扩散特性可以通过液体质量吸收或气体渗透实验来测量。化学动力学，通常涉及反应物和产物的浓度，可以采用这样的事实:对于交联聚合物，交联的浓度与模量或刚度近似成正比。因此，在每个温度下，老化引起的模量变化的测量值可以根据线性时间(对于一级反应)绘制成对数图。从一系列这样的老化图在不同的温度，时间达到相同程度的模量变化可以用来发展阿伦尼乌斯图。 有氧和厌氧环境中的热老化对于高马赫数飞机结构，飞机发动机，太空卫星等环境，预期复合材料在高温下耐用。欧洲杯足球竞彩可以考虑碳双酰亚胺（IM7 / 5260），聚酰亚胺（IM7 / K3B）和无定形热塑性塑料（IM7 / 8320），用于下一代高速的民用运输机身和机翼结构。这些材料可以欧洲杯足球竞彩暴露于125℃和175℃的区域中的温度，分别表示Mach 2.0和Mach 2.4飞行。减肥，玻璃化转变温度（Tg）和拉伸强度数据显示为±45，并在这些温度下暴露在这些温度下最多5000小时的缺口准层压材料。在175℃下仅在2000小时后，双聚烯烃发生在包括TG和强度的性质的显着降低。当测试优惠券时老化时，存在的性质存在差异，而不是在老化后的老化和试样切割的面板，图1.出现这种差异是因为在老化标本的边缘发生氧化，在曝光后也会发生损伤测试。缺口的双聚烯烃层叠层在表面上显示出广泛的基质裂缝，但是由于载荷方向上的0°纤维有助于层压强度的0°纤维来显着降低。
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图1。碳/双聚物的等温老化±45层压板。 |
在航空发动机中，复合材料可用于从外发动机舱到核心轴承外壳结构的各种结构中。不同应用程序的范围导致操作环境的差异很大。对于民用发动机，如劳斯莱斯RB211，部件寿命要求可能在25年左右。为了评估编织碳双马来酰亚胺(T300/52502)反推器，测试样品在230°C和250°C的空气循环炉中老化长达2000小时。测量了失重和老化对弯曲和冲击性能的影响，并用热分析和显微镜研究了化学和结构变化。用于高温部件的碳/聚酰亚胺(PMR-15)组件在-50°C和+350°C之间循环。由各向异性热膨胀引起的机械应力导致PMR-15的微裂纹退化。大部分的破坏是由峰值温度造成的，而不是循环。
在空间环境中，极端温度通常为-150°C至+ 120°C，在地球静止轨道上具有高达30,000个循环，低地球轨道中的-90°C至+ 90°C。主要关注是组件的尺寸稳定性，例如通信天线盘，其具有有效零整体热膨胀系数。通过使用较低固化温度和新的钢化环氧树脂和氰酸酯树脂，可以减少来自热循环的所得微循环。 液体中老化对于碳/增韧环氧树脂（T800 / 924C）层压板，单向样品中获得的最大水分含量约为1.4％（重量），在沸水中36天达到36天。水分吸收模式是Fickian。对于多向层压材料，70天内达到最大水分含量。扩散性的这种差异是层压堆叠序列的函数。类似地，在碳/ pEEK（APC2）和碳双酰亚胺（5245c）中，当暴露于诸如水，喷射燃料和其他航空流体的液体时，扩散速率对于不同的铺积和厚度不同。另外，当层压材料机械加载时，漫射速率变化，改变内部应力。在100-200°C的温度范围内的5245C材料的不同配置的热峰值导致尖峰温度的基质的自由体积增加，引起了增强的吸湿。 液体扩散也可能改变复合材料的强度和破坏模式。饱和单向T800/924C层压板的抗压强度比干层压板降低50%。在饱和情况下，破坏模式也从平面内纤维微屈曲(图2)变为平面外微屈曲。
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图2。在压缩中的平面纤维微纤维载荷加载单向层压板。 |
物理测试动态机械热分析(DMA)和差示扫描量热(DSC)等物理测试对两种编织碳增韧环氧树脂(T300/924C-833和T300/914C-833)的塑化变化很敏感。这些材料在各欧洲杯足球竞彩种航空流体(包括发动机油、液压、防冰和清洁液)中暴露在70°C的各种温度组合下长达90天。DMA结果与高温层间剪切强度具有良好的相关性。在碳环氧树脂和玻璃环氧树脂(F913C和F913G)的损伤容限研究中，层压板在水中浸泡后受到冲击。与未暴露层板相比，冲击损伤区域更广泛，冲击强度后的压缩强度较低。 拉曼光谱可用于监测基体材料的溶胀和测定扩散系数。欧洲杯足球竞彩通过监测应变敏感拉曼谱带的峰值位置，可以确定纤维的轴向变形，并用于确定复合材料基体中的局部应力和应变状态。电介质技术可作为一种无损检测方法。频率域可以提供关于水进入结构的程度和氧化物在界面上向氢氧根的转换的数据。时域测量可用于识别结构内的进入和分离区域。 改性树脂体系可提高复合材料的疏水性能。卤素取代四缩水甘油酯亚甲基二苯胺(TGDDM)树脂的合成可使TGDDM树脂的吸水率降低40%，而Tg变化相对较小。 结论关于技术需求的一般结论可以如下绘制。 老化从表面向内发生并且需要时间完全穿透FRP层压板。另外，流体扩散速率和随后的化学老化率可以是各向异性的并且取决于层压材料的施加应力。因此，重要的是要确定在逐个底层时老化在老化过程中的改变。应对边缘周围的矩阵属性的局部变化，孔切断和其他结构几何特征应进行建模。 代表材料或结构的真正服务历史是至关重要的，但是为了筛选目的，这通常是昂贵的。应该建立更简单但仍然代表性的筛选程序。筛选和曝光测试的测试应是矩阵主导测试，其将反映矩阵劣化，同时仍提供设计代码的数据。这些测试可包括横向弯曲或张力测试，包括双悬臂梁的层间和面内剪切测试和层间裂缝试验。 目前，没有一致的方法可用于加速来自热或湿度暴露的老化的效果。对于化学性质，可以使用Arrhenius图。然而，这种方法对FRPS中机械性能的变化进行了很少研究，并且可能不适用于现实的服务曝光。显然，需要一种占载荷频谱，温度和液体曝光的加速方法。 许多正在进行的老化工作要么是严格依赖于应用，要么是理想化的，如应用等温条件或浸泡在单一液体中。仍需做大量工作，以增加对使用frp进行长期应用的信心。为了满足上述技术需求，MERL启动了一个多赞助项目，所有行业都可以加入，该项目将在可能的情况下从实验和理论上检查所有涉及的因素，目的是开发一种软件工具，以确定FRP结构的寿命结束因素。 |