纤维取向和几何应变集中对短碳纤维增强聚酰胺-6疲劳寿命的影响

摘要整理

本研究通过静态和疲劳拉伸试验，系统研究了20%质量分数短碳纤维增强聚酰胺-6（PA6-20CF）复合材料的静态和疲劳力学性能。采用无缺口和有缺口试样进行对比研究，并对静态加载、低周疲劳（LCF）和高周疲劳（HCF）条件下的断裂面进行了扫描电镜（SEM）观察，建立了循环失效次数与聚合物基体变形规律的关联。基于应变方法开发了两个疲劳预测模型，分别考虑了应力和应变集中对静态失效、低周疲劳和高周疲劳断裂行为的不同影响。为表征纤维取向对力学性能的影响，采用Autodesk Moldflow Insight软件进行模流分析，获得的纤维取向分布通过Autodesk Helius映射程序导入Abaqus有限元软件。建立的预测模型在复杂形状零件疲劳寿命预测中得到验证，与实验结果的最大误差为13.7%，验证了模型的有效性。该研究为短纤维增强热塑性复合材料的疲劳设计提供了重要的理论基础和工程应用方法。

相关论文