力学与失效英文2022被引 85

基质性能和纤维-基质界面行为对碳纤维增强PEKK和PEEK复合材料力学性能的影响研究

An investigation of the influence of matrix properties and fibre–matrix interface behaviour on the mechanical performance of carbon fibre-reinforced PEKK and PEEK composites

Karthik Ramaswamy, Vedant Modi, P. Sampath Rao, Pedro Pablo Gómez Martín, C.T. McCarthy, Ronan M. O’Higgins · University of Limerick

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期刊 / 来源Composites Part A Applied Science and Manufacturing

卷/期/页165 / 107359-107359

DOI10.1016/j.compositesa.2022.107359

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关键词：碳纤维增强复合材料聚醚酮酮(PEKK)聚醚醚酮(PEEK)纤维-基质界面界面剪切强度断裂韧性层间剪切强度

摘要整理

聚醚酮酮(PEKK)作为高性能碳纤维(CF)增强复合材料的基质，是聚醚醚酮(PEEK)的新兴替代品。本研究通过实验系统考察了基质性能和纤维-基质界面行为对CF/PEKK和CF/PEEK复合材料力学性能的影响。结果表明，CF/PEKK在纵向拉伸、纵向和横向压缩以及面内剪切强度上均优于CF/PEEK。CF/PEKK的界面剪切强度(IFSS)更高，这是其优异强度的主要原因，因为在面内加载下损伤通常从纤维-基质界面处萌生。采用文献中的不同解析模型预测纤维-基质粘接对面内强度的影响，与实验结果相符。在循环剪切测试中，CF/PEKK表现出更平缓的刚度衰减和低剪切塑性(至5%剪切应变)，表明其基质具有更好的损伤容限性。相对于CF/PEEK，CF/PEKK的层间剪切强度(ILSS)和模式I断裂韧性(GIC)更优，但模式II断裂韧性(GIIC)相近。高GIC源于其固有延性基质与高IFSS之间的协同作用，而ILSS与IFSS呈强相关性。总体而言，CF/PEKK提供了强度和韧性的更优组合，性能超越CF/PEEK。

基质性能和纤维-基质界面行为对碳纤维增强PEKK和PEEK复合材料力学性能的影响研究

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