基于多尺度分析的不饱和聚酯树脂改性复合材料在桥面铺装中的耐久性和疲劳性能多目标优化

水基不饱和聚酯树脂（WUP）预处理优化UPMC复合材料的抗裂、耐腐蚀及疲劳性能，通过多尺度检测和Weibull分布建立疲劳寿命预测模型，HMEGD模型优化WUP掺量至3%-6%。

　　

摘要

为了制备具有优异耐久性和疲劳性能的不饱和聚酯改性复合材料（UPMC），采用多尺度检测方法对混合比例进行了多目标优化。在本研究中，水性不饱和聚酯树脂（WUP）通过相转化乳化工艺进行了预处理；通过实验分析和等级评估，研究了其抗裂性和抗氯离子渗透性的变化规律；通过分析微观孔隙形态和相组成，探讨了其抗硫酸盐腐蚀性的衰减规律和机制；利用疲劳寿命分析和纳米压痕表征技术，研究了其疲劳性能的劣化和增强机制，并基于多参数Weibull分布完成了应力水平和失效概率下的疲劳寿命预测。比例优化设计采用了混合多指标椭球灰靶决策（HMEGD）模型。结果表明，WUP的加入在UPMC的早期固化阶段和整个固化过程中显著抑制了裂纹的产生，表现为裂纹面积和数量的减少以及裂纹起始时间的延迟；同时，由于内部微孔的填充和孔隙连通性的降低，抗氯离子渗透性和抗硫酸盐腐蚀性分别提高了8.92%–26.17%和9.71%–23.28%；在0.65–0.90的应力水平下，由于内部微缺陷和界面过渡区（ITZ）的致密化，疲劳寿命延长了18.23%–65.08%。建立的疲劳寿命方程在不同失效概率下具有一定的可靠性。基于HMEGD模型的协同优化，建议UPMC中WUP的添加比例为3%–6%。

亮点

• 采用椭球灰靶决策模型对UPMC进行了多指标优化。
• 从多尺度检测角度研究了UPMC的耐久性和疲劳性能的变化情况。
• WUP显著提高了UPMC的抗氯离子渗透性、抗硫酸盐腐蚀性和抗裂性能。
• 基于Weibull分布提出了不同应力水平（Fr）下的疲劳寿命（Nf）预测方法。

利益冲突

作者声明不存在利益冲突。

数据可用性声明

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