聚合物基復合材料自然老化壽命預測方法

       通過對大量聚合物基復合材料自然老化數據的分析研究，建立了高置信度、高可靠度的自然老化壽命方程，從而可以求得工程結構設計中急需的聚合物基復合材料高置信度、高可靠度的自然老化壽命和老化剩余強度。同時，還提出了確定該老化方程中參數的小子樣方法，在精度相同的情況下，該方法可以比傳統的成組試驗法節省50%以上的試件：而在試件數一定的條件下，則可以大大提高預測精度。文中給出了一個驗證實例。

      自從聚合物基復合材料在航空、航天、船舶、建筑等行業中不斷擴大應用，人們就開始關注復合材料的自然老化壽命問題。經過幾十年的研究發現，聚合物基復合材料的自然老化是一個非常復雜的問題，原因是聚合物基復合材料與金屬材料相比，其本身的物理、力學性能存在較大的分散性，這種分散性受原材料（樹脂體系、增強纖維等）的分散性，復合材料復雜的固化成型工藝，如固化時間、溫度、壓力及后處理工藝，樹脂在增強纖維中的流動行為，氣泡，空隙等諸多因素的影響。

       聚合物基復合材料的自然老化性能分散性大的特點導致了老化試驗中需要投放大量的試件，加上復合材料的昂貴，其試驗費用往往使工程上難以承受。因此，復合材料老化壽命研究中遇到的一個難題是自然老化性能數據少，老化周期短（大多數情況只做到10年左右）。正因為如此，目前國內外只是對聚合物基復合材料自然老化的中值壽命和中值剩余強度的變化規律進行了研究，俄羅斯全俄航空材料研究院F．M．古尼耶夫等人提出了中值老化壽命和剩余強度之間的關系式，工程應用表明，該公式能比較好地描述聚合物基復合材料自然老化規律。葉宏軍、詹美珍等人還用該公式對我國的T300/ 4211復合材料老化數據進行處理，并預測了該材料25年后的中值老化剩余強度。但是，在工程結構設計中需要用到的是老化剩余強度的A基值（對應于95%置信度、99%可靠度的老化剩余強度最小值）和B基值（對應于95%置信度、90%可靠度的老化剩余強度最小值），以及估算復合材料高置信度、高可靠度的老化壽命。因此，迫切需要研究聚合物基復合材料高置信度、高可靠度自然老化壽命與剩余強度的變化規律，建立其數學關系式。

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