装备中碳纤维复合材料湿热老化的SVM研究方法
碳纤维环氧复合材料的加速腐蚀老化试验方法
ＷＡ ＮＧ Ｑｉ Ｙ ＮＧＭ ｅ－ ｕ ， ＮＧ Ｊｅ ，Ａ ｉ ｈ ａ ＷＡ ｉ
（ ｈ ｎ ａ ｇＡ ｒ ｓａ ｅＵ ｉｅｓ ｙ Ｓ ｅ ｙ ｎ １ １ ６ Ｃ ｉａ Ｓ ｅ ｙ ｎ ｅｏ ｐ ｃ ｎｖ ｒｉ ， ｈ ｎ ａ ｇ １ ０ ３ ， ｈｎ ） ｔ
Ａｂ ｔ ａ ｔ Ｇｒ ｐ ｉ ｐ ｘ ｏ ｏ ｉ ｍａｅ ｉｌ ｒ ｈ ｉ ｓ ｕ ｔ ｒ ｌ ｍａ ｅ ｉｌ，ｗｈ ｃ ｒ ｕ ｒ ｎ ｌ ｕ ｅ ｎ ｉ ｒ ｆ ｓｒ ｃ ： ａ ｈ ｔ ｅ ｏ ｙ ｃ ｍｐ ｓｔ ｅ ｅ ｔｒａｓ ａ ｅ ｔ ｅ ｍａｎ ｔ ｃｕ ａ ｔ ｒ ｓ ｒ ａ ｉｈ ａ ｅ ｃ ｒｅ ｔ ｙ ｓ ｄ ｉ ａｒ ａ ｔ ｃ
ｔ ｅｓｔ
复合材 料 由于 比强 度 高 、 比拉 伸模 量高 、 膨胀 提 高 推 力 ， 合 材 料 占总 结 构 质 量 的 ２ ～３ 。 热 复 ％ ％
系数低 、 比传统金属材料更耐腐蚀等优点而广泛应 Ｆ １ 一 ８战 斗 机 中 复 合 材 料 已 占 到 总 结 构 质 量 的 用于飞机部件 。随着航空航天技术的发展 ， 碳纤维 １．％， 括 水 平尾 翼 、 向舵 、 直 稳 定板 、 速板 ０３ 包 方 垂 减 环 氧复 合材 料 （ ｒｐ ｉ ｐ ｘ ｏ ｐ ｓ ｅ ｔ ｉ ｓ Ｇ ａ ｈｔ Ｅ ｏｙＣ ｍ ｏｉ ｅ ａ ｅ ｔ Ｍａ ｒ ｌ 简 等 ， Ｆ １ 和 Ｆ １ 的次承力 结构 材料 逐步 向主 承力 由 一４ 一５
摘 要 ： 纤维环 氧 复合 材料 是 目前 飞 机制 造 中主 要使 用的 结构 材料 ， 在使 用过程 中可 能会遇 到各 种 碳 其
环境 ， 雨雪、 如 阳光 、 盐雾等 ， 些都 能 引起碳 纤 维环 氧复 合材 料 的 腐蚀 老 化 。主要 介 绍 了海 洋环境 下碳 纤 这 维环氧 复合材 料 的 ３ 种加速 腐蚀 老化 的试 验 方法 ， 湿热老化 试验 、 即 盐雾试 验 、 工 气候老 化试 验 。 人 关键 词 ： 纤 维环氧 复合 材料 ； 热老化 试验 ； 雾试验 ； 工 气候 老化 试验 碳 湿 盐 人
《碳纤维树脂基复合材料RTM制备及其抗高温性能》
《碳纤维树脂基复合材料RTM制备及其抗高温性能》一、引言随着科技的发展和工业的进步，碳纤维树脂基复合材料因其卓越的力学性能和轻量化特点，在航空、航天、汽车等众多领域得到了广泛应用。
RTM（树脂传递模塑）技术作为碳纤维复合材料的主要制备工艺之一，其优势在于生产效率高、成本低且能够制造出复杂形状的制品。
本文将详细介绍碳纤维树脂基复合材料的RTM制备工艺，并对其抗高温性能进行深入研究。
二、碳纤维树脂基复合材料的RTM制备1. 材料选择碳纤维树脂基复合材料的制备主要涉及碳纤维、树脂基体以及必要的添加剂。
碳纤维具有高强度、高模量等特点，是复合材料的主要增强材料；树脂基体则起到粘结碳纤维的作用，常见的有环氧树脂、聚酰亚胺等。
2. 工艺流程RTM制备工艺主要包括模具设计、碳纤维预浸料制备、注射工艺及后处理等步骤。
首先，根据产品需求设计模具；然后，将碳纤维与树脂基体混合制备成预浸料；接着，将预浸料放入模具中，通过注射装置将树脂注入模具，使树脂在模具内充分渗透并固化；最后，进行脱模、修整等后处理工序。
3. 工艺参数RTM制备工艺的参数包括注射压力、注射速度、固化温度和时间等。
这些参数对复合材料的性能具有重要影响，需要根据实际情况进行优化。
三、抗高温性能研究1. 抗高温性能指标碳纤维树脂基复合材料的抗高温性能主要表现在其耐热性、高温强度、高温蠕变等方面。
通过对比不同制备工艺下复合材料的抗高温性能，可以评估RTM制备工艺的优越性。
2. 实验方法为了研究碳纤维树脂基复合材料的抗高温性能，可以采用热重分析、热机械分析等方法。
通过在不同温度下对复合材料进行加热和加载，观察其性能变化，从而评估其抗高温性能。
3. 结果与讨论通过实验，我们可以得到碳纤维树脂基复合材料在不同温度下的性能数据。
分析这些数据，可以得出RTM制备工艺对复合材料抗高温性能的影响。
同时，还可以对比其他制备工艺下的复合材料性能，进一步评估RTM工艺的优越性。
纤维增强树脂基复合材料湿热老化性能研究
Keywords:
composite, hygrothermal environment, hygrothermal aging, mechanical properties,
properties degradation
II
南京航空航天大学硕士学位论文
图、表清单
图 1.1 军机复合材料结构加速湿热老化谱 .................................................................................2 图 2.1 复合材料四种典型吸湿量曲线 .........................................................................................5 图 2.2 温度对树脂基体吸湿量的影响 .........................................................................................8 图 2.3 一般树脂基复合材料吸湿规律曲线 ...............................................................................11 图 2.4 湿度对 T300/5208 复合材料吸湿的影响 .......................................................................13 图 2.5 温度对 T300/5405 复合材料吸湿的影响 .......................................................................14 图 2.6 温度对 T300/HD03 复合材料吸湿的影响 .....................................................................14 图 2.7 层板厚度对复合材料吸湿的影响 ...................................................................................15 图 2.8 不同纤维含量复合材料吸湿规律 ...................................................................................15 图 2.9 65℃下复合材料在各介质中的吸湿曲线 ........................................................................16 图 2.10 T300/5405 复合材料在不同温度下的吸湿曲线 ...........................................................19 图 3.1 T300/5405 复合材料的表面形貌 .....................................................................................22 图 3.2 干、湿层压板压-压疲劳 S-N 曲线 .................................................................................29 图 4.1 层间剪切强度保留率变化曲线 .......................................................................................31 图 4.2 弯曲强度保留率变化曲线 ...............................................................................................31 图 4.3 65℃时层间剪切强度保留率随时间的变化 ....................................................................33 图 4.4 95℃时层间剪切强度保留率变化曲线 ............................................................................33 图 4.5 65℃时弯曲强度保留率变化曲线 ....................................................................................33 图 4.6 95℃时弯曲强度保留率变化曲线 ....................................................................................34 图 4.7 单向玻璃纤维增强 BMI 复合材料弯曲强度保留率变化曲线 .....................................34 图 4.8 HT3/4211 复合材料层间剪切强度保留率变化曲线 ......................................................35 图 4.9 湿热老化性能退化累积...................................................................................................35 图 4.10 性能退化等效关系..........................................................................................................36 图 4.11 65℃时力学性能保持率和吸湿量随时间的变化曲线 ..................................................37 图 4.12 95℃时力学性能保持率和吸湿量随时间的变化曲线 ..................................................37 图 4.13 无量纲温度是工作温度和水分含量的线性函数 .........................................................38
碳纤维复合材料的制备和性能研究
碳纤维复合材料的制备和性能研究复合材料作为一种新型材料，由于其具有结构轻、强度高、耐腐蚀、抗疲劳等优良性能，在航空、航天、汽车、船舶等众多领域得到广泛应用。
碳纤维复合材料是其中一种材料，由于其高强度、低密度、高刚度和优良的热稳定性等特点，已经广泛应用于各种高端产品，如飞机、汽车、大型模具、船舶制造等领域。
本文主要介绍碳纤维复合材料的制备和性能研究方面的进展和成果，对于进一步研究这种材料的应用前景和发展具有参考价值。
一、碳纤维复合材料的制备碳纤维复合材料的制备是一个复杂的过程，需要对材料的性质进行深入的了解，并结合实际生产情况进行设计和试验。
一般来说，碳纤维复合材料的制备分为以下几个步骤：1、预制备碳纤维碳纤维是制备碳纤维复合材料的关键组成部分，其质量对复合材料的性能起到至关重要的作用。
碳纤维的质量受到多种因素的影响，如选择的原料、生产工艺、热处理方式等。
通常采用纤维束成型、碳化及氧化等工艺制备碳纤维，确保碳纤维的品质。
2、浸渍树脂将预制的碳纤维放入树脂中，使其充分浸泡。
树脂中的成分可以根据需要调整，以达到预期的力学性能。
3、热固化热固化是碳纤维复合材料制备的关键步骤之一。
材料通过温度和时间的控制，让树脂变成固体，并在碳纤维表面形成一层牢固的化学键连接。
通过这一步工艺，可以提高碳纤维复合材料的强度和刚度。
4、精加工精加工是制备碳纤维复合材料的最后步骤。
通过对材料进行切割、抛光、打磨、胶接等方式，可以获得一定形状、尺寸和光泽度的制品。
精加工过程中需要注意不要损伤材料的表面和内部结构，保证材料性能的完好。
以上是碳纤维复合材料制备的主要步骤，整个制备过程需要物理学、化学、材料学等多学科的知识和技术的支持，且需要结合多种因素综合评估生产效果。
二、碳纤维复合材料的性能研究碳纤维复合材料具有优良的力学性能、热性能和热膨胀性等特点，但其性能亦受制备过程中的各种因素影响。
为了更好地应用这种材料，需要对其性能进行全面研究和分析。
碳纤维_环氧树脂复合材料的热氧老化机理
第34卷第5期2007年北京化工大学学报JOURNAL OF BEI J IN G UN IV ERSIT Y OF CHEMICAL TECHNOLO GYVol.34,No.52007碳纤维/环氧树脂复合材料的热氧老化机理张艳萍 熊金平3 左 禹(北京化工大学材料科学与工程学院,北京 100029)摘 要:以碳纤维/环氧树脂复合材料为研究对象,分别采用失重法、静态与动态(DM TA )力学性能测试和IR 分析,研究了其热氧老化规律与机理。
结果表明:在热氧老化条件下,碳纤维/环氧树脂复合材料的失重率与时间之间的关系服从指数规律;其弯曲强度保留率在25℃热氧老化条件下与老化时间无关,而在100和150℃条件下则随时间呈指数规律衰减,并且温度越高,其弯曲强度保留率下降越快;DM TA IR 分析结果一致,25和100℃的条件下,碳纤维/环氧树脂复合材料的老化形式为物理老化,而在150℃的条件下,则既有物理老化,又有化学老化。
关键词:碳纤维;环氧树脂;复合材料;热氧老化中图分类号:TQ05014收稿日期:2007203206基金项目:国家“十五”重大项目(50499334);国家科技基础条件平台建设项目(2005D K A10400)第一作者:女,1982年生,硕士生3通讯联系人E 2mail :xiongjp @ 碳纤维/环氧树脂复合材料比强度和比模量高,抗疲劳性好,耐高温性能优异,有优良的耐破损安全性,因而广泛应用于生产生活中。
但其在实际生活中由于受到热、湿、盐雾、紫外光与风沙等外界环境的影响,使其发生老化。
已有许多文献对复合材料的老化问题进行了研究,如老化阶段复合材料的吸湿规律[123],疲劳裂纹在材料中的形成与发展机制[4],测量弯曲模量及其他性能参数[5],但复合材料在热氧老化作用下的机理还研究甚少。
为此,本文以碳纤维/环氧树脂复合材料为研究对象,通过测量其在热氧老化条件下的静态与动态力学性能,采用IR 分析了复合材料老化前后的分子结构,并利用SEM 观察其老化前后的微观形貌,在此基础上又进一步对其热氧老化机制进行了研究。
高低温环境下碳纤维复合材料箱体的老化特征变化
高低温环境下碳纤维复合材料箱体的老化特征变化碳纤维是由有机纤维经碳化反应形成的纤维状材料，它的主要用途是与陶瓷、树脂等基体复合，制成碳纤维复合材料，碳纤维复合材料具有质轻高强、热稳定性高、尺寸精度好、蠕变小等优点。
在航空航天、汽车、国防军工等领域都有重要用途，例如英国的劳-80火箭筒的筒体大部分为碳纤维增强复合材料制造；德国采用碳纤维增强材料制造汽车齿轮，还包括一些波音飞机零部件等。
目前国内在碳纤维复合材料方面的研发与国外的差距正在逐渐拉近，越来越多的领域开始使用碳纤维复合材料。
挪恩复材在针对碳纤维运输箱的贮存寿命与性能研究时，发现碳纤维复合材料的性能会受许多环境因素影响，例如温度、水、氧、辐射等等，这些环境因子通过不同的机制作用于复合材料，导致其性能下降、状态改变，甚至出现变质，我们通常称这种现象为“老化”或者“腐蚀”。
本次实验采用力学性能、外观变化作为表征参数，主要针对碳纤维复合材料在实验室环境下的低温与高温环境中的老化特征。
将低温试验温度设置为-50℃，试验时间为480h，高温试验温度设置为70℃，试验时间为760h。
将样品放置于试验箱中，试验温度调整为-50℃，试验24、72、120、168、240、360、480h后，取出拉升样品和冲击样品各一组进行性能测试；高温试验将温度调至70℃，试验2、24、48、96、168、192、384、760h，重复低温试验步骤，将拉升样品与冲击样品各一组进行性能测试。
碳纤维复合材料低温老化分析：1、低温对力学性能的影响低温试验过程中定期对碳纤维复合材料的拉伸样品和冲击样品进行取样分析。
拉升强度值在-50℃低温老化24h后基本达到稳定状态，试验168h后达到最小值114MPa，随着试验进行到480h，拉升强度变化并不明显；冲击强度与拉升强度相比变化规律完全相反，咋低温老化24h后达到基本稳定，168h后冲击强度达到最大值48KJ/m2，随着试验进行到480h，冲击强度在稳定值附近波动。
复合材料湿热老化行为研究及其耐久性预测
如 材料 表 面 的 不 同 以 及 边 缘 粗 糙 度 等。 Ｇ ｕ ｐ ｔ ａ等 人 采用 玻璃纤 维增 强环 氧树 脂 复合材 料为研 究对
象， 在不 同的边缘 、 织物形式、 载荷 和 温 度 条 件下 进 行 测试 ， 提 出一种 与 材料 边 缘 和表 面 有 关 的非 线 性
Ｆ Ｒ Ｐ ／ Ｃ Ｎ ￣ｉ ３ Ｎ ｏ ． ４
作 了诸 多研 究 。例 如 ， 法国 Ｄ ａ ｖ ｉ ｄ等人 ¨ 将 老化 程 ，
但此 模型仍 需继续 修正 以满 足实 际需求 。还 有一 些
２ ０１ ２ ８ － ３ ０ 收稿 日期 ： 基金项 目： 国家 自然科学基金 （ １ ０ ８ ７ ２ １ ４ ９ ） 作者简介 ： 孙博 （ １ ９ ８ ５ 一 ） ，女 ，硕 士研 究 生 ，主 要 从 事玻 璃 纤 维 复 合 材 料 老 化性 能方 面 的研 究 。 １ ９ ７ １ 一 ） ，女 ，教授 ，博士生导师 ，主要从事先进复合材料工艺 、性能与表征 ，ｌ ｉ ｙ ａ ｎ ＠ｔ ｏ ｎ ｇ ｊ ｉ ． ｅ ｄ ｕ ． Ｃ Ｒ 。 通讯作者 ： 李岩 （
２ ８
复 合 材料 湿 热 老化 行 为研 究及 其 耐 久 性 预 测
复合材 料湿 热 老化 行 为研 究及 其耐久 性预 测
孙 博 ，李 岩
（ 同济 大 学 航 空航 天 与力 学 学 院 ，上 海 ２ ０ ０ ０ ９ ２ ）
摘 要 ：本 文研 究了湿热老化环境对复合材料吸 湿性 能的影响 ， 分析 了材 料弯 曲强度、 弯曲模量 随老化 时 间的 变化 关 系。 研 究结果表 明 ， 在湿热老化初期 ， 材料吸湿变化满足 Ｆ ｉ ｃ ｋ ｉ ａ ｎ扩散 定律 ， 在 湿热老化后期 材料 增重率 出现偏 离 Ｆ ｉ ｃ ｋ ｉ ａ ｎ定律 的现 象； 随湿热老化时 间的增加 ， 复合材料的弯曲强度、 弯曲模量均有 不同程 度的下 降， 并且在湿热 老化 后期复合 材料弯 曲强度受 界面性能的影响显著。建立 了复合材料力 学性能与湿热老化时间的定性／ 定量 关系， 在耐久性预 测模型 中引入 界面参数 的概
乙烯基酯树脂及其碳纤维复合材料
乙烯基酯树脂及其碳纤维复合材料的湿热老化行为研究周同悦于运花※杨小平北京化工大学碳纤维及复合材料研究所北京100029关键词：乙烯基酯树脂碳纤维复合材料湿热老化乙烯基酯树脂（VE）目前被广泛用作复合材料的基体材料[1]，其碳纤维拉挤复合材料（CF/VE）以其优异的力学性能和耐化学腐蚀性能已成功用作石油开采用的连续抽油杆[2]。
关于CF/VE拉挤复合材料在湿热环境下的老化行为已有一定研究[3-5]，但由于复合材料的耐环境性主要取决于基体树脂的性质，因此结合树脂体系对复合材料的耐老化性能进行研究同样具有重要意义。
基金项目：国家863项目资助（2001AA335030,2004AA33G140）；中石化2003年度重点项目（P03066）本文研究了VE树脂及其复合材料在两种不同温度蒸馏水中的湿热老化行为，跟踪了其吸湿率和静态和动态力学性能变化，探讨材料的湿热老化行为。
实验方法：碳纤维，AS-4C (12K)；乙烯基酯树脂，HETRON922；叔丁基过氧化苯甲酸酯；过氧化甲乙酮。
实验所采用CF/VE复合材料按照文献[6]中的拉挤工艺流程制备，所用VE浇注体采用模压成型方法制备。
试样全浸于65℃95℃蒸馏水中，间隔一定时间测其性能。
图1 为VE浇注体及其复合材料吸湿曲线。
可以看出，这四条曲线均符合Fick定律。
可将VE浇注体的吸湿过程划分为I 初始吸湿和II 吸湿饱和两个阶段，对应的CF/VE复合材料为I'、II'两阶段。
I'阶段由于基体吸湿而对复合材料界面的破坏作用较小，因此此阶段以基体吸湿为主；而 II'阶段基体达吸湿平衡，因此此阶段的吸湿率上升主要是由复合材料的界面吸湿引起的。
M /%t / hM /%t / hP r o p e r t y r e t e n t i o n /%－图2为材料在蒸馏水中的弯曲性能保留率变化曲线。
体系中同时存在着未参与固化反应的小分子物质的析出作用和水的塑化作用，前者使得浇注体的强度和模量上升，后者的作用相反。
复合材料环境老化性能研究
复合材料环境老化性能研究在现代工程领域中，复合材料凭借其优异的性能，如高强度、高刚度、良好的耐腐蚀性等，得到了广泛的应用。
然而，这些材料在长期使用过程中，不可避免地会受到环境因素的影响，从而导致性能下降，这就是所谓的环境老化现象。
因此，深入研究复合材料的环境老化性能，对于确保其在实际应用中的可靠性和耐久性具有重要意义。
复合材料通常由两种或两种以上不同性质的材料组成，常见的有纤维增强复合材料和聚合物基复合材料等。
纤维增强复合材料中的纤维，如碳纤维、玻璃纤维等，赋予了材料高强度和高刚度；而聚合物基体则起到粘结纤维、传递载荷和保护纤维的作用。
然而，这些材料在不同的环境条件下，如温度、湿度、光照、化学介质等，其性能会发生不同程度的变化。
温度是影响复合材料老化性能的重要因素之一。
高温会导致聚合物基体的软化、分解甚至燃烧，从而降低材料的强度和刚度。
同时，高温还会引起纤维与基体之间的界面性能下降，影响载荷的传递效率。
例如，在航空航天领域中，飞机在高速飞行时，机身表面会受到高温气流的冲击，如果所使用的复合材料不能承受这样的高温环境，就可能会出现结构失效的危险。
湿度也是不可忽视的因素。
水分会渗透到复合材料内部，与聚合物基体发生水解反应，导致基体的性能劣化。
对于纤维增强复合材料来说，水分还可能会沿着纤维与基体的界面扩散，降低界面的粘结强度，进而影响材料的整体性能。
在一些潮湿的环境中，如海洋工程中使用的复合材料，长期受到海水的浸泡，就容易出现因湿度引起的老化问题。
光照同样会对复合材料产生老化作用。
紫外线能够破坏聚合物分子链的结构，使其发生降解，导致材料的外观和性能发生变化。
例如，在户外使用的复合材料制品，如复合材料的广告牌、太阳能板支架等，长期暴露在阳光下，会出现褪色、脆化等现象。
化学介质的侵蚀也是复合材料老化的一个重要原因。
酸、碱、盐等化学物质会与复合材料发生化学反应，破坏其结构和性能。
在化工领域中，使用的复合材料管道、储罐等设备，如果接触到腐蚀性的化学物质，就需要具备良好的耐化学腐蚀性，否则就会因为化学老化而失效。
炭纤维增强环氧树脂基复合材料湿热残余应力的微Raman 光谱测试表征
炭纤维增强环氧树脂基复合材料湿热残余应力的微Raman光谱测试表征黄远*，何芳，万怡灶，王玉林，李刚，高智芳（天津大学材料科学与工程学院，天津市，300072）摘要：采用微Raman光谱仪对炭纤维增强环氧树脂复合材料CF/EP（纤维体积分数为30%）的湿热残余应力进行了研究。
实验结果表明：湿热残余应力能够使炭纤维Raman光谱发生频移，根据频移可对纤维所受湿热残余应力进行表征；选择合适的试验点是复合材料湿热残余应力Raman测试成功的关键；在湿热环境下长期吸湿，纤维所受轴向残余应力由吸湿前的热残余压应力转变成吸湿后的湿热残余拉应力；由吸湿后炭纤维所受湿热残余拉应力减去吸湿前热残余压应力获得的吸湿拉应力非常大，平均为2272MPa，接近所用炭纤维的拉伸强度（2800MPa）；适当的加工热残余压应力有利于降低吸湿导致的应力。
关键词：炭纤维/环氧树脂复合材料；湿热残余应力；Raman光谱仪；测试；表征Testing and Characterization of Hygrothermal Stresses in Carbon-fibers Reinforced Epoxy Composites using RamanSpectroscopyHUANG Yuan, HE Fang, WAN Yizao, W ANG Yulin, LI Gang, GAO Zhifang (School of Materials Science and Engineering, Tianjin University, Tianjin 300072, China) Abstract: The hygrothermal stresses in the composite with fiber volume fraction of 30% were investigated by using micro Raman Spectroscopy. The results show that the Raman wavenumber shift for carbon fibers can be caused by the hygrothermal stresses, which can be used to characterize the hygrothermal stress in the fibers. The selections of the tested points appropriately are the key to success in the hygrothermal stress test with Raman spectroscopy for the composites. The results also show that during the long-term moisture absorption process, the axial residual stresses within the fibers transform from thermal residual compressive stresses before absorption into hygrothermal tensile stresses after absorption. The axial stresses within the fibers induced purely by the absorption can be obtained by using the tensile stresses after absorption minus the compressive stresses before absorption, which is rather high (2272MPa on average) and close to the tensile strength of 2800MPa of the carbon fibers used in this paper.The suitable thermal residual stresses can reduce the moisture induced stresses to some extent.Keywords: Carbon fibers/Epoxy composites; Hygrothermal stress; Raman Spectroscopy; Testing; Characterization 炭纤维增强环氧树脂基复合材料在自然环境中使用或贮存时受湿热因素的影响显著。
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第 １期
四 川 兵 工 学 报
２ １ 年 １月 ０１
装 备 中碳 纤 维 复 合 材 料 湿 热 老 化 的 Ｓ Ｍ 研 究 方 法 Ｖ
蒋 刚 ， 龚 伟
（ 西南科技大学 制造科学与工程学院 ，四川 绵 阳 ６１１） ２０ ０
摘要 ： 针对长期存储 过程 中复合材料老化会对武器性能产生影响的问题 ， 以某 型导弹所采用 的碳纤维复合 导电芯为 研究对象 ， 采用 支持 向量机对其湿热老化特性数据进行 了处理。实验 结果表 明： 该方法 可为武器 性能与寿命 的评估
提供决策参考 。 关键词 ： 纤维 ； 碳 复合 材料 ； 热 老 化 ； 持 向量 机 湿 支
中图分类号 ：Ｐ ９ Ｔ ３１
文献标识码 ： Ａ
文章编号 ：０ ６－ ７ ７ ２ １ ） １ ００ — ４ １０ ０ ０ （０ １０ — ０ １ ０
ＳＶＭ ｅｈｏ ｓ ａ ｃ ｎ Ｈｕｍ ｉ ｎ Ｈｏ ｉ ｇ ｆ ｒ Ｃａ ｂ ｎ Ｆｉ ｒ Ｍ ｔ ｄ Ｒｅ ｅ ｒ ｈ ｏ ｄ ａ ｄ ｔＡｇｎ ｏ ｒ ｏ ｂｅ Ｃｏ ｐ ｓｔ ａ ｅ ｉｌｉ ｉｉａ ｙ Ｅｑ ｉ ｅ ｔ ｍ ｏ ｉｅ Ｍ ｔ ｒａ ｎ Ｍ ｌｔ ｒ ｕ ｐｍ ｎ
ＪＡＮＧ ｎ ．ＧＯＮＧ Ｗ ｅ Ｉ Ｇａ ｇ ｉ
（ ｃｏｌ ｆ ｎ ｆｃ ｒ ｇＳｉｎｅａｄＥ ｇ ｅｒ ｇ Ｓ ｕ ｗ ｓ Ｕ ｉ ｒ ｔ ｏ ｃ ｎｅａｄ Ｓｈｏ ｏ Ｍａｕａｔ ｉ ｃｅｃ ｎ ｎｉ ｅ ｎ ， ｏｔ ｅｔ ｎ ｅｓｙ ｆ ｉ ｃ ｎ ｕｎ ｎ ｉ ｈ ｖ ｉ Ｓ ｅ Ｔ ｃｎｌ ｙ Ｍ ａｙｎ ２ ００ ｈｎ ） ｅｈ ｏｏ ， ｉｎａｇ６ １ １ ，Ｃ ｉａ ｇ
数据量极为有限 ， 于典型 的小样本 条件 ， 常规 方法不适 属 故 用于这类数据的处理。
碳纤维是 ２ ０世纪 ５ ０年代初 应火箭 、 宇航及航空 等尖端 科学技术的需要而产 生 的。碳 纤维具 有高强 度 、 高模量 、 耐 高温 、 抗疲劳 、 电、 导 质轻 、 易加工等多种优异 性能 ， 泛应用 广 于航空、 航天 、 事 ， 军 以及机 电 、 建筑 、 工等 民用领 域 Ｉ 。 化 ２ ８ Ｏ年代初 ， 高性能碳纤维及其复合材料相继 出现 。
Ａｂｓｒ ｃ ｔａ ｔ：Ｗｅ ｐ ｎ ｐ ｒｏ ｍａ ｃ ｌ ｂ ｎ ｌ ｅ ｃ ｄ ｂ ｏ ｏ ｉ ｔｒａ ｇｎ ｎ ｅ ｈ ｏ ｄｔｏ ｆｌｎ ａ ｏ ｅ ｆｒ ｎ ｅ ｗｉ ｅ ｉ ｆｕ ｎ ｅ ｙ ｃ ｍｐ ｓｔ ｍａ ｅｉ ｌａ ｉ ｇ ｕ ｄ ｒｔｅ ｃ ｎ ｉ ｎ ｏ ｇ ｌ ｅ ｉ ｏ
进行研究 ， 以验证该方法的有效性 。
储过程 中 ， 高分子复合材 料会发 生老化， 接影 响武器 的性 直 能与寿命 Ｉ』 目前 ， ４。 对复合材料湿热老化 的研 究主要集 中
在短期… ， 通过加速老化 等方式 ， 获得几 十或几 百小 时 内 可
１ 支 持 向量机
给定样 本集 ｛ ， ， ＝１２ … ， ｝ ∈Ｒ 为输入 ， （ Ｙ） ｉ ， ， ｒ ， ， ／ Ｙ
的数据 ， 但这种方式不适 用于长期存储 的武器装备 的性能与
收稿 日期 ：０ ０—１ ７ ２ １ Ｏ—ｌ 基金项 目： 西南科技大学重点科研基金 （７ｘ １７ ； ０ ｓ２ ） 四川省教育厅科研基金 （ ７ Ａ ７ ） ０ ０ Ｚ １５ 作者简介 ： 蒋刚 （９ ８ ） 男 ， １７ 一 ， 博士 ， 副研究员 ， 硕士生导师 ， 主要从事工程材料 、 信号处理研究 。
ｓａｃ ｒｅ， ｎ ｕ ｐ￣Ｖ ｃ ｒ ａｈｎ Ｓ Ｍ）ｗ ｓ ｓｄｔ ａ ａ ｚ ｕ ｄａｄｈｔ ｇ ｇｄ ｔ．Ｅ ｐ ｆ ｅｒｈｔ ｇｔ ａ ｄＳ ｐ ｏ ｅｔ ｃ ｉｅ（ Ｖ ａ ｏＭ ａ ｅ ｎｌ ｅｈ ｍｉ ｎ ｏ ａ ｉ ａａ ｘｅ — ｕ ｏ ｙ ｎ ｉ
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寿命分析 。此外 ， 武器的存储条件与保密措施决定 了采 集的
针对这种情况 ， 在某 工程物 理研究 院支持下 ， 文 以某 本 型导弹采用 的碳纤维复合导 电芯为研究对象 ， 拟采用基 于统
导弹等武器装备 中包 含大量 的高分 子复合 材料 。作 为
战略储备 ， 其存储周期长达十几年甚 至几十年 。在长期 的存
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２
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四 川 兵 工 学 报
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