【摘 要】
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近年来玻璃纤维树酯复合材料(GFRP)广泛应用于各类工程领域,它在服役环境中的性能劣化过程相对复杂,需要联系其宏微观特征变化进行深入研究.利用纳米压痕技术测试GFRP中各组分的微观力学性能有助于建立材料微观与宏观尺度之间性能的相互联系,为深入探讨GFRP的性能演化提供依据.然而,在利用纳米压痕对GFRP进行检测过程中,由于约束效应、树酯堆积效应和粘弹性效应等作用的影响,会导致测量值与真实结果之间产生偏差.本文从纳米压痕技术的基本原理入手,对其在测试GFRP内玻璃纤维、树酯基体和界面三类区域时的既有研究进行
【机 构】
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深圳大学土木与交通工程学院,广东省滨海土木工程耐久性重点实验室,滨海城市韧性基础设施教育部重点实验室,深圳518060;武汉理工大学硅酸盐建筑材料国家重点实验室,武汉430070;东莞理工学院生态环境
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近年来玻璃纤维树酯复合材料(GFRP)广泛应用于各类工程领域,它在服役环境中的性能劣化过程相对复杂,需要联系其宏微观特征变化进行深入研究.利用纳米压痕技术测试GFRP中各组分的微观力学性能有助于建立材料微观与宏观尺度之间性能的相互联系,为深入探讨GFRP的性能演化提供依据.然而,在利用纳米压痕对GFRP进行检测过程中,由于约束效应、树酯堆积效应和粘弹性效应等作用的影响,会导致测量值与真实结果之间产生偏差.本文从纳米压痕技术的基本原理入手,对其在测试GFRP内玻璃纤维、树酯基体和界面三类区域时的既有研究进行归纳总结,逐一分析导致测量误差的原因并提出了相应的解决方案或研究方向.在引起测量误差的各类原因中,树酯堆积效应和粘弹性效应将导致树酯部分的测量结果偏高,但对纤维的测量结果几乎不会产生影响.纤维约束效应对GFRP各区域纳米压痕结果的准确性均有明显影响,且通过理论分析可知纳米压痕测试中约束效应对测试结果的影响普遍存在于所有复合材料之中.为探析此效应对测试结果的影响,已有学者展开了实验和模拟研究,但既有研究对数据结果的分析较为浅显,尚未形成完整体系.鉴于约束效应对测量结果的影响,本文还对GFRP中纤维和树酯的界面状态进行了初步的理论分析.最后,为更加准确地表征GFRP的微观性能,笔者还在后续所需要深入探讨的研究方向中提出了相关建议.
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