纤维波纹对CFRP疲劳寿命的影响

2017-12-07 02:41:15SusanneHörrmannab

汽车文摘 2017年4期

纤维波纹对CFRP疲劳寿命的影响

在碳纤维增强复合材料（CFRP）部件中，存在的各种制造缺陷都会对其结构产生影响，常见的缺陷包括空隙（闭孔）、孔（连通孔隙率）、夹杂物、固化或放热残余应力、分层、面外层波纹和折叠。

研究了非卷曲织物的面外纤维波纹，通过试验和数值评估了其对CFRP轴向载荷疲劳寿命的影响。为了深入了解损伤的发生和进展，研究了不同的损伤模式直至最终失效。建立了基于几何形状的缺陷度量，并且定量评估该度量对CFRP压缩疲劳寿命的影响，使得所提出的度量可以用于定义包含该特定缺陷的CFRP标准。研究显示，碳/环氧非卷曲织物（NCF）平面外纤维波纹可能是在高压树脂传递模塑（RTM）工艺过程中出现的，这种缺陷对压缩轴向载荷影响最大。试验研究了压缩静态强度和疲劳寿命损伤的发生和进展，从试验结果来分析缺陷对不同几何断裂模式的影响。基于CFRP缺陷观察CFRP几何断裂参数的尺度模型，以研究缺陷对CFRP几何断裂参数损伤起始的影响，并证实前面给出的试验观察结果。

试验结果表明，所研究的面外波纹缺陷对CFRP的静态强度和疲劳寿命具有很大的影响。在所考虑的假设恒定斜率参数的情形下，发现了材料疲劳寿命与缺陷角之间的相关函数，其在45°缺陷角时具有最小值，其疲劳寿命约降低到无缺陷材料寿命的50%。

刊名：International Journal of Fatigue（英）

刊期：2016年第90期

作者：Susanne Hörrmannab et al

编译：赵前