切碎碳纤维增强片状模塑料复合材料的疲劳性能与建模研究

摘要整理

本研究系统调查了切碎碳纤维增强片状模塑料（SMC）复合材料的准静态和疲劳性能。采用X射线计算机断层扫描（XCT）检测材料微观结构，分析纤维取向分布特征。进行了不同标距长度的准静态拉伸试验，研究尺寸效应对力学性能的影响，并应用数字图像相关系统记录应变分布。在拉-拉（R=0.1）和拉-压（R=-1）两种加载条件下评估材料疲劳性能，对XCT扫描的试样进行失效位置微观结构表征。通过间断疲劳试验，利用光学显微镜观察试样侧表面的损伤演化过程，识别主要疲劳失效模式。建立并改进了基于代表体积元（RVE）的建模方法，建立了非均质微观结构与宏观力学性能之间的关联关系。仿真结果与实验观测具有良好的一致性，验证了局部纤维取向对材料耐久性能的影响规律。研究成果为SMC复合材料的疲劳设计和寿命预测提供了理论基础。

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