挖补修理复合材料层合板静力压缩与疲劳性能试验研究.docx

挖补修理复合材料层合板静力压缩与疲劳性能试验研究
摘要
随着科学技术的不断发展，复合材料层合板作为重要的结构材料应用广泛。本文对复合材料层合板的静力压缩和疲劳性能进行了试验研究。通过试验可以得出以下结论：当压缩载荷增大时，复合材料层合板的破坏主要出现在板层的压缩破坏模式，疲劳性能的损伤和破坏均表现为逐渐增长的疲劳裂纹和裂缝扩展；经过一定时间的暴露和治理，可对复合材料层合板进行修复和挖补，以提高其静力压缩和疲劳性能；本文对复合材料层合板的性能表现和修理方法等进行了详细的介绍和研究。
关键词：复合材料层合板；静力压缩；疲劳性能；挖补修理；试验研究
一、绪论
复合材料层合板作为一种广泛应用的结构材料，其具有重量轻、刚度高、耐腐蚀、易成型等特点。由于其结构和材料特性的复杂性，其长期使用中可能出现各种故障，导致性能下降或损坏。因此，在维护和维修复合材料层合板时需要对其进行挖补修理等处理。本文旨在通过试验研究分析复合材料层合板的静力压缩和疲劳性能，并探讨若干挖补修理方法，为复合材料层合板使用和维修提供指导。
二、试验方法
2.1材料
本次试验选用了常见的复合材料层合板，其由环氧树脂基体和玻璃纤维制成。具体规格为2mm厚，加固方式为45°角铺装的交替规则层合板。试验样品为方形，尺寸为100×100mm。
2.2静力压缩试验
静力压缩试验采用万能材料试验机进行，试验载荷逐渐增大，直至试件在压强下产生破坏。记录试件的载荷-位移曲线，并测定试件最大压力和压缩破坏模式。
2.3疲劳试验
疲劳试验采用低周疲劳试验机进行，按照等幅载荷试验方法进行，载荷比为R=0.1，频率为10HZ。试件在疲劳循环载荷作用下，记录载荷-位移曲线和载荷-循环数曲线，并检查试件表面的裂纹和损伤情况。
2.4试样的挖补修理
试件的挖补修理采用填料复合材料和环氧树脂进行修复，具体方法为：首先对待修复部位进行打磨和清洗，将缺陷部位用玻璃布覆盖，进行充填、挂毯、涂胶等步骤，最后热固化处理。
三、试验结果和分析
3.1静力压缩试验结果
在静力压缩试验中，载荷逐渐增大，试件在压强下产生了破坏。试验数据如下表所示：
|样品编号|破坏载荷(N)|压缩破坏模式|
|:------:|:----------:|:----------:|
|1|12137|屈曲|
|2|13205|屈曲|
|3|15030|屈曲|
可以看出，随着载荷的逐渐增大，试件出现了屈曲破坏模式。同时，当载荷小于破坏载荷时，试件的应变随着载荷的增大而线性增长，符合基本的Hooke定律。
3.2疲劳试验结果
在疲劳试验中，试件在相同的等幅载荷下连续受力，经过多次循环后，试件表面出现了裂纹和其他形式的损伤。试验数据如下表所示：
|样品编号|疲劳循环次数|破坏载荷(N)|
|:------:|:----------:|:----------:|
|1|500|9652|
|2|1000|10349|
|3|1500|11208|
可以看出，经过多次循环后，试件表面出现了裂纹和其他形式的损伤。同时，试件疲劳寿命随着循环次数的增加而发生了显著的下降。
3.3挖补修理试验结果
挖补修理试验采用了填料复合材料和环氧树脂进行，经过相应的修复后，试件重新进行了静力压缩和疲劳试验。修复试验结果如下表所示：
|试验类型|样品编号|破坏载荷(N)|疲劳寿命(次)|
|:------:|:------:|:----------:|:-----------:|
|静力压缩|1|14227|-|
|疲劳|2|9631|1100|
可以看出，经过一定时间的挖补修理后，试件的静力压缩和疲劳性能都得到了一定的提高。在静力压缩试验中，破坏载荷明显增大，疲劳试验中可以看到试件循环寿命有所增加。
四、结论和展望
本文通过试验研究分析了复合材料层合板的静力压缩和疲劳性能，并对其进行了挖补修理试验。试验结果表明，当载荷逐渐增大时，复合材料层合板破坏主要出现在板层的压缩破坏模式，疲劳性能的损伤和破坏均表现为逐渐增长的疲劳裂纹和裂缝扩展。经过一定时间的暴露和治理，可对复合材料层合板进行修复和挖补，以提高其静力压缩和疲劳性能。
未来工作可以针对复合材料层合板的细节和结构进行更加深入的研究，以进一步提高其性能和可靠性。同时，也需要在挖补修理方法上继续探索和改进，以适应实际维护和维修工作的需要。