纤维与增强英文2026
混杂方式对芳纶/碳纤维混杂纤维增强复合材料抗冲击性能的影响
The Effect of Hybridization Mode on the Impact Resistance of Aramid/Carbon Hybrid Fiber Reinforced Polymer Composites
Anni Wang, Runping Lan, Yuchi Wu, Siqi Song, Xiaogang Liu · Research Institute of Urbanization and Urban Safety, School of Future Cities, University of Science and Technology Beijing Beijing China
摘要整理
将芳纶纤维引入碳纤维复合材料可以增强其抗冲击性能。为研究混杂方法对此类复合材料冲击性能的影响，采用真空注入成型工艺制备了6种芳纶/碳纤维混杂复合材料。通过低速冲击试验、冲击后压缩试验和CT扫描分析了不同混杂构型下复合材料的冲击响应、性能衰减和损伤形貌。结果表明，混杂方式显著影响复合材料在10 J和50 J冲击能量下的抗冲击性能、损伤程度和残余强度。均匀混杂构型相比表皮-芯层和简单堆叠构型表现出更优的抗冲击性能。其中，AC4ACA构型具有最高的局部冲击阈值和峰值载荷、最小的永久压痕深度和最高的比能量吸收能力，其比能量吸收能力是比能量吸收最低的6A2C构型的2倍。在10 J和50 J冲击能量下，AC4ACA的残余压缩强度保留率分别达到80%和40%，表明内部损伤最小、抗冲击性能最优。冲击载荷下，失效主要在碳/芳纶层和芳纶/芳纶层界面处萌生。这些层间裂纹在随后的压缩过程中迅速扩展，导致层间脱粘和碳纤维层的脆性断裂。相比之下，芳纶纤维层因具有优异的应变能力而抵抗破裂。
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