温度对原位碳纤维增强热塑性复合材料层间剪切强度的影响——双梁剪切试验研究

摘要整理

层间外平面力学性能在纤维增强塑料（FRP）氢储罐设计中起关键作用，其中分层和裂纹扩展在低温条件下构成严重风险。高分层抗力对防止FRP氢储罐中氢气渗透和泄漏至关重要。本文对采用原位自动纤维铺放（AFP）工艺制造的碳纤维增强低熔点聚芳醚酮（CF/LM-PAEK）复合材料的层间性能进行了实验研究。在制造过程中，改变同时铺放的预浸料带数量，以确定其对层间剪切性能的影响。采用五点弯曲夹具（即双梁剪切—DBS—试验方法）集成温度室进行测试，测试温度范围为−40°C至80°C。利用数字图像相关技术测量了完整的层间剪切应力-剪切应变曲线和首次分层时的应变。结果表明：随着温度升高，层间剪切模量和剪切强度明显下降，而分层起始应变基本保持不变。样品的均匀性和质量均受同时铺放带数量的影响，并对DBS试验结果产生显著影响。该研究为低温服役环境下FRP氢储罐的可靠性设计提供了重要的材料数据支撑。

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