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工艺与制造英文2025

残余应力和加热方法对激光辅助自动铺纤过程中碳纤维/PEEK带材解固结行为的影响

Influence of Residual Stresses in <scp>CF</scp> / <scp>PEEK</scp> Tape and Heating Methods on Deconsolidation Behavior During the Heating Phase of Laser‐Assisted Automated Fiber Placement

Qiuyu Miao, Daniël Peeters, Dongjiang Wu, Julie Teuwen · Aerospace Structures and Materials, Faculty of Aerospace Engineering Delft University of Technology Delft the Netherlands
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期刊 / 来源Polymer Composites
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关键词:激光辅助自动铺纤碳纤维/PEEK热塑性复合材料带材解固结残余应力加热工艺孔隙缺陷纤维解压

摘要整理

激光辅助自动铺纤(LAFP)制造的热塑性复合材料中高孔隙率问题严重阻碍了工业应用,其中带材解固结是一个关键但研究不足的因素。本研究深入调查了LAFP加热阶段热塑性带材的解固结机制。通过系列对比实验,系统评估了带材残余应力状态(纤维-基体复合应力、纤维主导应力和近零应力)和加热方法(激光加热vs.烘箱加热)对解固结行为的影响。宽度方向变形、孔隙、厚度变化和表面粗糙度被确定为表征解固结行为和阐明其内在机制的关键因素。研究结果表明,基体残余应力在加剧宽度方向变形、厚度不均匀性和层内孔隙方面起主导作用。此外,弹性变形恢复引起的纤维解压实会通过在表面附近产生孔隙而导致表面变形。激光加热的带材相比烘箱加热的带材表现出更明显的层内孔隙和更高的表面粗糙度,突出了加热速率对残余应力释放的影响。本研究深化了对LAFP加热阶段解固结机制的理解,并为优化LAFP级热塑性带材的制造工艺提供了建议。

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