纳米SiO2质量分数对胶粘碳纤维增强树脂复合材料板-钢搭接界面黏结性能的影响

编号 zgly0001721054

文献类型 期刊论文

文献题名 纳米SiO2质量分数对胶粘碳纤维增强树脂复合材料板-钢搭接界面黏结性能的影响

作者 李传习  李游  高有为  胡正  刘一鸣 

作者单位 长沙理工大学桥梁与建筑绿色建造与维护湖南省重点实验室桥梁工程安全控制教育部重点实验室 

母体文献 复合材料学报 

年卷期 2020年10期

年份 2020 

分类号 TB33 

关键词 CFRP复合材料-钢搭接接头  纳米SiO2环氧树脂胶黏剂  微观结构  破坏模式  黏结-滑移本构 

文摘内容 胶黏剂力学性能对碳纤维增强树脂复合材料（CFRP）加固钢结构的界面黏结性能影响显著。基于研制的胶黏剂配比,分析了不同纳米SiO2质量分数对胶黏剂常温固化后基本力学性能及微观结构的影响,制作了31个CFRP板-钢板双搭接试件,对其进行了常温固化后的承载能力、有效黏结长度、传力模式、黏结-滑移本构等试验研究,得出了纳米SiO2质量分数对CFRP板-钢板搭接试件界面黏结性能的影响规律,并与常用商品胶黏剂进行了比较。研究结果表明:随纳米SiO2质量分数的增加,胶黏剂应力-应变关系由线性转变为非线性,应变能、断裂伸长率及剪切强度分别最高提升了292.10%、202.88%和133.12%。微观结构分析表明纳米SiO2的添加使断面粗糙度显著增加,形成了密集的塑性空穴,产生了更多的微裂纹,使胶黏剂的韧性大幅度提高。当纳米SiO2质量分数从0增至1wt%,搭接试件破坏模式由界面破坏逐渐变为CFRP板层离破坏。掺入纳米SiO2能显著增加搭接试件的极限承载力（提升256.96%）及界面有效黏结长度（提升3倍）,提高CFRP表面的应变及界面剪应力峰值。纳米SiO2质量分数为0与0.5wt%的搭接试件的黏结-滑移曲线为双线性三角形模型,纳米SiO2质量分数为1wt%的搭接试件的黏结-滑移曲线为三线性梯形模型,黏结界面韧性大幅提升。CFRP-钢界面承载能力受胶黏剂拉伸强度与断裂伸长率的双重影响,非线性高强度（即具有较高应变能）胶黏剂对应的CFRP-钢搭接接头具有更好的界面性能。