采用微Raman光譜儀對碳纖維增強環(huán)氧樹脂復(fù)合材料CF/ EP（纖維體積分數(shù)為30%）的濕熱殘余應(yīng)力進行了研究。實驗結(jié)果表明：濕熱殘余應(yīng)力能夠使碳纖維Raman光譜發(fā)生頻移，根據(jù)頻移可對纖維所受濕熱殘余應(yīng)力進行表征：選擇合適的試驗點是復(fù)合材料濕熱殘余應(yīng)力Raman測試成功的關(guān)鍵：在濕熱環(huán)境下長期吸濕，纖維所受軸向殘余應(yīng)力由吸濕前的熱殘余壓應(yīng)力轉(zhuǎn)變成吸濕后的濕熱殘余拉應(yīng)力；由吸濕后碳纖維所受濕熱殘余拉應(yīng)力減去吸濕前熱殘余壓應(yīng)力獲得的吸濕拉應(yīng)力非常大，平均為2272 MPa，接近所用碳纖維的拉伸強度(2800 MPa)；適當?shù)募庸釟堄鄩簯?yīng)力有利于降低吸濕導(dǎo)致的應(yīng)力。

       碳纖維增強環(huán)氧樹脂基復(fù)合材料在自然環(huán)境中使用或貯存時受濕熱因素的影響顯著。研究表明，復(fù)合材料吸入的水分會對基體樹脂產(chǎn)生塑化或溶脹作用。由于復(fù)合材料中的碳纖維基本不吸濕，則吸濕的樹脂與不吸濕的纖維之間存在著濕膨脹即溶脹量的明顯差異?；w的極性越高，吸濕量越大，纖維與基體濕膨脹間的不匹配性就越明顯。這種不匹配必然在基體與纖維界面上產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力；同時，復(fù)合材料吸水后，水分在基體中的分布并不均勻，基體各部位水分含量不同將導(dǎo)致基體各部位溶脹量不一樣，這也會在復(fù)合材料內(nèi)產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力；如果吸濕時環(huán)境溫度較高，復(fù)合材料內(nèi)部還會有熱膨脹應(yīng)力。上述殘余內(nèi)應(yīng)力和材料制備導(dǎo)致的熱殘余應(yīng)力耦合后即為濕熱殘余應(yīng)力。

       如果濕熱殘余應(yīng)力足夠高，勢必導(dǎo)致纖維與基體之間的界面脫粘與開裂。長期存在的殘余應(yīng)力反復(fù)作用并達到某一量級時還會引起應(yīng)力開裂形成的龜裂紋擴展，最后可能形成宏觀裂紋，導(dǎo)致復(fù)合材料損傷。因此，在碳纖維增強環(huán)氧樹脂復(fù)合材料老化影響因素中，濕熱殘余應(yīng)力是一個重要因素，研究其對復(fù)合材料制備和老化壽命預(yù)測具有重要的參考作用。

資料下載：   碳纖維增強環(huán)氧樹脂基復(fù)合材料濕熱殘余應(yīng)力的微Raman光譜測試表征.pdf