聚合物基复合材料自然老化寿命预测方法

       通过对大量聚合物基复合材料自然老化数据的分析研究，建立了高置信度、高可靠度的自然老化寿命方程，从而可以求得工程结构设计中急需的聚合物基复合材料高置信度、高可靠度的自然老化寿命和老化剩余强度。同时，还提出了确定该老化方程中参数的小子样方法，在精度相同的情况下，该方法可以比传统的成组试验法节省50%以上的试件：而在试件数一定的条件下，则可以大大提高预测精度。文中给出了一个验证实例。

      自从聚合物基复合材料在航空、航天、船舶、建筑等行业中不断扩大应用，人们就开始关注复合材料的自然老化寿命问题。经过几十年的研究发现，聚合物基复合材料的自然老化是一个非常复杂的问题，原因是聚合物基复合材料与金属材料相比，其本身的物理、力学性能存在较大的分散性，这种分散性受原材料（树脂体系、增强纤维等）的分散性，复合材料复杂的固化成型工艺，如固化时间、温度、压力及后处理工艺，树脂在增强纤维中的流动行为，气泡，空隙等诸多因素的影响。

       聚合物基复合材料的自然老化性能分散性大的特点导致了老化试验中需要投放大量的试件，加上复合材料的昂贵，其试验费用往往使工程上难以承受。因此，复合材料老化寿命研究中遇到的一个难题是自然老化性能数据少，老化周期短（大多数情况只做到10年左右）。正因为如此，目前国内外只是对聚合物基复合材料自然老化的中值寿命和中值剩余强度的变化规律进行了研究，俄罗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寿命和剩余强度之间的关系式，工程应用表明，该公式能比较好地描述聚合物基复合材料自然老化规律。叶宏军、詹美珍等人还用该公式对我国的T300/ 4211复合材料老化数据进行处理，并预测了该材料25年后的中值老化剩余强度。但是，在工程结构设计中需要用到的是老化剩余强度的A基值（对应于95%置信度、99%可靠度的老化剩余强度最小值）和B基值（对应于95%置信度、90%可靠度的老化剩余强度最小值），以及估算复合材料高置信度、高可靠度的老化寿命。因此，迫切需要研究聚合物基复合材料高置信度、高可靠度自然老化寿命与剩余强度的变化规律，建立其数学关系式。

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