力学与失效英文2022被引 25

细Z钉增强碳纤维复合材料II型层间断裂韧性提升研究——低钉体积分数设计

Mode <scp>II</scp> interlaminar fracture toughness enhancement of fine <scp>z‐pin</scp> reinforced carbon fiber composite with low fraction of pins

Zhe Che, Min Li, Shuo Wang, Shuo Wang, Shaokai Wang, Shaokai Wang, Yizhuo Gu, Wei Zhang · Beihang University

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期刊 / 来源Polymer Composites

卷/期/页43 / 5 / 2992-3002

DOI10.1002/pc.26593

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关键词：Z钉增强碳纤维增强复合材料II型层间断裂韧性分层抗力细直径钉体失效模式演变剪切变形

摘要整理

本文采用细Z钉技术增强复合材料层板的剪切分层抗力，同时最小化对纤维取向的植入损伤。利用不同碳纤维制备了直径分别为0.1 mm和0.2 mm的细Z钉。研究结果表明，Z钉植入方法显著提升了II型层间断裂韧性，G_IIC值随Z钉直径减小而增大。与对照样相比，预裂纹CFRP(0.5CF4X-钉)、CFRP(0.2CF4X-钉)和CFRP(0.1CF4X-钉)的G_IIC值分别提升67%、142%和176%。当Z钉直径从0.5 mm减小至0.1 mm时，失效模式从Z钉拔出转变为剪切断裂。失效模式的演变大幅增强了裂纹扩展抗力，进而提高了最终G_IIC值。对于0.5 mm直径的Z钉，其碳纤维类型对分层滑移抗力影响不明显。而对于0.1 mm和0.2 mm直径的Z钉，其强变形抗力是驱动G_IIC值提升的主导因素，通过提供高剪切牵引载荷实现增强。此外，具有大剪切变形能力的Z钉也能增强裂纹滑移抗力。

细Z钉增强碳纤维复合材料II型层间断裂韧性提升研究——低钉体积分数设计

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