聚酰亚胺和聚醚酰亚胺基短碳纤维增强复合材料在低周疲劳下非弹性应变发展的研究

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非弹性应变发展在高性能聚合物（HPPs）低周疲劳（LCF）中起重要作用。本研究系统对比了聚酰亚胺（PI）和聚醚酰亚胺（PEI）两种非晶态聚合物基体增强短碳纤维（SCFs）复合材料在低周疲劳条件下的循环加载抗力。研究采用不同长度的短碳纤维（纵横比AR分别为10、20、200），通过XRD谱分析等手段探究了聚合物基体类型对非弹性应变发展的影响机制。结果表明，PI和PEI及其短碳纤维复合材料的断裂过程中，循环蠕变过程起重要作用。与PEI相比，PI因分子刚性更高而对蠕变过程的易感性更低，这延长了PI基复合材料（AR=20和AR=200）中分散损伤积累阶段，提高了其循环耐久性。当短碳纤维长度达2000 μm时，纤维长度与试样厚度相当，在AR=200条件下形成空间框架结构。PI聚合物基体的高刚性提供了更有效的分散损伤积累抗力，同时具有更强的疲劳蠕变抗性，此时界面粘结因子的影响相对减弱。研究证实复合材料疲劳寿命由聚合物基体的化学结构和屈服应力偏移量共同决定。该研究为颗粒增强聚合物复合材料的疲劳寿命监测提供了理论基础。

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