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主管单位 中华人民共和国
工业和信息化部
主办单位 哈尔滨工业大学 主编 李隆球 国际刊号ISSN 0367-6234 国内刊号CN 23-1235/T

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引用本文:姜旭,周牧楷,强旭红,董浩.吸水/失水对GFRP层压板弯曲性能的影响[J].哈尔滨工业大学学报,2021,53(10):149.DOI:10.11918/202103024
JIANG Xu,ZHOU Mukai,QIANG Xuhong,DONG Hao.Moisture absorption/desorption effects on flexural properties of GFRP laminates[J].Journal of Harbin Institute of Technology,2021,53(10):149.DOI:10.11918/202103024
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吸水/失水对GFRP层压板弯曲性能的影响
姜旭1,周牧楷1,强旭红1,董浩2
(1.同济大学 土木工程学院,上海 200092;2.华设设计集团股份有限公司,南京 210001)
摘要:
为研究湿热软化环境中吸水/失水对玻璃纤维增强聚合物(GFRP)层压板弯曲性能退化的影响,进行了三点弯曲试验,对分别在20 ℃和40 ℃环境中测得的干燥、不饱和吸水与饱和吸水试件的弯曲性能进行了比较分析。以一次吸水-失水过程为一个周期,来研究由水分扩散引起的GFRP层压板力学性能退化程度和永久损伤。试验结果表明:湿热组合效应会使GFRP层压板的抗弯强度和弹性模量降低,且抗弯强度的降低率远大于弹性模量的降低率;在40 ℃环境下,经一个周期处理后,GFRP层压板的弹性模量和抗弯强度相比原始试件均产生了不可恢复的损失,分别为15.0%和16.4%,而这种损失在20 ℃下并不明显。此外,建立了湿-力耦合有限元模型,以模拟GFRP层压板在不同吸水/失水阶段的力学性能,并通过弯曲试验进行验证。
关键词:  玻璃纤维增强聚合物(GFRP)  环境退化  力学性能  湿-力耦合数值分析
DOI:10.11918/202103024
分类号:TB332
文献标识码:A
基金项目:广东省重点领域研发计划“现代工程技术”重点专项(2019B11110600);中建八局碳纤维复合材料在土木工程领域的应用研究(CSCEC-2020-Z-1);上海碳纤维复合材料土木工程应用工程技术研究中心(20DZ2253000)
Moisture absorption/desorption effects on flexural properties of GFRP laminates
JIANG Xu1,ZHOU Mukai1,QIANG Xuhong1,DONG Hao2
(1.College of Civil Engineering, Tongji University, Shanghai 200092, China; 2.China Design Group Co. Ltd., Nanjing 210001, China)
Abstract:
To investigate the influence of moisture absorption/desorption on the flexural property degradation of glass fiber reinforced polymer (GFRP) laminates under hot/wet aging environments, three-point bending tests were carried out. The flexural properties of specimens were compared under dry, unsaturated, and saturated water absorption conditions at test temperatures 20 ℃ and 40 ℃. A moisture absorption-desorption process was considered as a cycle to investigate the mechanical degradation and permanent damage of GFRP laminates induced by moisture diffusion. Experimental results show that the combination effects of moisture and temperature reduced the flexural strength and elastic modulus of GFRP laminates, and the reduction rate of flexural strength was much larger than that of elastic modulus. At the test temperature of 40 ℃, unrecoverable losses of elastic modulus (15.0%) and flexural strength (16.4%) occurred for GFRP laminates experiencing one cycle of moisture absorption-desorption process, which was not evident at the test temperature of 20 ℃.Moreover,a coupled hygro-mechanical finite element (FE) model was developed to characterize the mechanical behaviors of GFRP laminates at different moisture absorption/desorption stages, and was subsequently validated with flexural test results.
Key words:  glass fiber reinforced polymer (GFRP)  environmental degradation  mechanical property  coupled hygro-mechanical numerical analysis

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