基于全场数据数值模拟的碳纤维/聚醚酮酮复合材料层间剪切强度估算

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提出了一种混合方法论，用于从短梁剪切（SBS）试验中估算碳纤维/聚醚酮酮（CF/PEKK）复合材料的层间剪切强度（ILSS）。采用数字图像相关（DIC）技术捕捉加载过程中的表观剪切行为，并检测热塑性复合材料特有的扩散损伤初期迹象。基于有限元法（FEM）的模拟考虑了正交各向异性层的行为，用于估算剪切应力场，最终通过DIC准则识别ILSS值。该方法应用于两种不同工艺制备的层板：非最优工艺循环和最优工艺循环，以评估固化工艺对宏观剪切行为的影响。估算的ILSS值分别为62.3 MPa和70.2 MPa，与标准ASTM D2344方法得到的88.1 MPa和95.7 MPa进行了对比。研究讨论了标准方法的局限性，特别是面外剪切行为假设的不适用性。研究表明，对于热塑性复合材料，SBS强度与ILSS存在显著差异，SBS强度不能代表ILSS。ILSS与复合材料层间微观结构密切相关，且受非线性剪切行为的显著影响。该方法通过DIC全场数据与FEM模拟的对话实现了ILSS的准确估算。

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