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高温环境下碳纤维增强树脂复合材料的层间力学性能老化行为与失效预测

谭伟 那景新 任俊铭 慕文龙 冯耀

谭伟, 那景新, 任俊铭, 等. 高温环境下碳纤维增强树脂复合材料的层间力学性能老化行为与失效预测[J]. 复合材料学报, 2020, 37(4): 859-868. doi: 10.13801/j.cnki.fhclxb.20190619.002
引用本文: 谭伟, 那景新, 任俊铭, 等. 高温环境下碳纤维增强树脂复合材料的层间力学性能老化行为与失效预测[J]. 复合材料学报, 2020, 37(4): 859-868. doi: 10.13801/j.cnki.fhclxb.20190619.002
TAN Wei, NA Jingxin, REN Junming, et al. Aging behavior and failure prediction of interlaminar mechanical properties of carbon fiber reinforced polymer composite at high temperature[J]. Acta Materiae Compositae Sinica, 2020, 37(4): 859-868. doi: 10.13801/j.cnki.fhclxb.20190619.002
Citation: TAN Wei, NA Jingxin, REN Junming, et al. Aging behavior and failure prediction of interlaminar mechanical properties of carbon fiber reinforced polymer composite at high temperature[J]. Acta Materiae Compositae Sinica, 2020, 37(4): 859-868. doi: 10.13801/j.cnki.fhclxb.20190619.002

高温环境下碳纤维增强树脂复合材料的层间力学性能老化行为与失效预测

doi: 10.13801/j.cnki.fhclxb.20190619.002
基金项目: 国家自然科学基金(51775230);吉林大学研究生创新基金(101832018C198)
详细信息
    通讯作者:

    那景新,教授,博士生导师,研究方向为车身轻量化及新材料连接技术,E-mail:najingxin@jlu.edu.cn

  • 中图分类号: TB332

Aging behavior and failure prediction of interlaminar mechanical properties of carbon fiber reinforced polymer composite at high temperature

  • 摘要: 为了研究碳纤维增强树脂(CFRP)复合材料层间力学性能在高温环境中的老化失效行为,设计了CFRP复合材料层间拉伸和层间剪切实验,在高温(80℃)环境中进行0(未老化)、120 h、240 h、360 h、480 h、600 h和720 h的老化测试,分析CFRP层间失效强度和失效形式随老化时间的变化规律,得到随高温老化的二次应力准则响应面。建立CFRP复合材料层间力学性能预测模型,得到不同老化衰减系数下的退化模型,并通过CFRP复合材料层间仿真模型进行了验证。结果表明:随着高温老化时间的增加,层间拉伸和层间剪切强度总体上都发生了一定程度的退化,层间拉伸时更容易发生碳纤维丝剥离,层间剪切发生局部的树脂剥离,纤维之间的分层更加明显,高温老化使树脂与纤维丝的界面结合力显著下降。通过CFRP复合材料层间力学性能随高温老化的二次应力准则,计算不同老化时间后的内聚力模型参数,预测CFRP复合材料在高温老化条件下的层间强度,发现仿真与实验误差小于10%,说明了CFRP复合材料层间失效预测模型的准确性。

     

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出版历程
  • 收稿日期:  2019-04-03
  • 刊出日期:  2020-04-15

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