CFRP加固紧凑拉伸钢试件的疲劳试验研究

作者：郑元鹏; 陈涛^*; 黄诚

来源：复合材料学报, 2022, 39(11): 5192-5205.

DOI：10.13801/j.cnki.fhclxb.20220622.003

• 紧凑拉伸试件
• 钢板
• CFRP
• 非接触式全场应变测量(DIC)
• 疲劳寿命
• 疲劳裂纹扩展速率

以紧凑拉伸试件(Compact-tension specimen,CT试件)为研究对象，针对未补强及不同碳纤维增强树脂复合材料(Carbon fiber reinforced polymer,CFRP)粘贴补强工况的CT试件开展疲劳试验。以CFRP材料类别、单/双面粘贴与CFRP材料用量作为变量，运用沙滩纹加载制度与非接触式全场应变测量(Digital image correlation,DIC)技术记录测量疲劳裂纹扩展长度与试件CFRP表面应变场，分析CFRP粘贴延长疲劳寿命的作用，从疲劳寿命与疲劳裂纹扩展速率入手，比较疲劳试验结果用以指导CFRP粘贴加固疲劳损伤钢构件。结果表明粘贴CFRP发挥其抗拉和抗压作用可以减小乃至抑制疲劳裂纹扩展速率的增长，从而有效推迟试件疲劳破坏，在特定工况下可最多延长试件疲劳寿命至未补强状态下的3.14倍。其中，双面粘贴的加固效果明显优于单面粘贴；增加碳纤维布的铺贴层数对疲劳寿命的增长具有一定的贡献；碳纤维复材板与试件粘接边缘的脱胶导致其补强效果不及刚度相似的碳纤维布；粘接界面是补强体系破坏过程中的薄弱环节，碳纤维复材板加固试件的破坏模式主要为胶层破坏与复材板脱胶，碳纤维布加固试件的破坏模式为以最内层碳纤维布脱胶与分层主导，含有小范围胶层破坏的混合状态。含裂纹钢构件CFRP粘贴加固的材料与工艺值得进一步改良研究。

• 出版日期2022
• 单位同济大学; 土木与环境工程系