碳纤维增强树脂基复合材料及其拉索抗低速冲击性能综述

王安妮, 刘晓刚, 岳清瑞 (北京科技大学土木与资源工程学院)

摘要：碳纤维增强树脂基复合材料(Carbon fiber reinforced polymer composite，CFRP) 拉索具有轻质高强特性和优异的耐腐蚀疲劳性能，可替代钢拉索应用于桥梁结构中以应对桥梁更大跨度、更恶劣服役环境的需求。然而，CFRP 拉索较差的抗低速冲击性能导致其在服役期间面临车辆、落石等撞击的威胁。为全面了解CFRP的抗冲击性能，促进CFRP拉索在工程结构中的应用，本文对CFRP 及其拉索的基础动态力学性能、冲击响应及损伤失效研究现状进行了总结。现有研究表明：CFRP具有应变率敏感性，但CFRP的应变率效应尚不明确，需建立包含全应变率范围的力学性能数据库；CFRP层合板抗冲击性能研究较为全面，然而截面形式差异、较大的长细比、轴向应力耦合等因素导致CFRP层合板的研究结论不能完全适用于CFRP拉索；现有研究停留在冲击能量、锚固长度及温度对小吨位CFRP拉索抗冲击性能的影响，缺乏对大吨位CFRP拉索抗冲击性能及损伤失效机制的研究；CFRP拉索在车辆撞击下破断时的峰值索力远低于其轴向拉伸破断力，应对拉索进行严格的防撞设计。

关键词：碳纤维增强树脂基复合材料；冲击性能；拉索；应变率效应；动态本构；损伤失效