GF/PCBT复合材料熔融连接接头失效分析的实验研究与数值模拟

复合材料学报, 2015, 32(4): 1225-1232. doi: 10.13801/j.cnki.fhclxb.20141107.001

GF/PCBT复合材料熔融连接接头失效分析的实验研究与数值模拟

张璐 ^1, , 章继峰 ^2, , 王振清 ^3, , 周利民 ^4,

1.哈尔滨工程大学智能结构与先进复合材料实验室,哈尔滨,150001

2.哈尔滨工程大学智能结构与先进复合材料实验室,哈尔滨,150001

3.哈尔滨工程大学智能结构与先进复合材料实验室,哈尔滨,150001

4.香港理工大学机械工程系,香港,999077

基金项目: 国家自然科学基金(51379045) 港澳台科技合作专项(2014DFH50060)

关键词：聚环状对苯二甲酸丁二醇酯 , 复合材料 , 熔融连接接头 , 分层损伤 , 数值模拟 , VARTM

Experiment research and numerical simulation on failure analysis of GF/PCBT composite fusion joints

Keywords： poly (cyclic butylene terephthalate) , composites , fusion joints , delamination damage , numerical simulation , VARTM

为了解决高黏度热塑性树脂难以制备高强度、大尺寸纤维增强热塑性复合材料构件的问题,采用真空辅助树脂传递模塑(VARTM)工艺与热压工艺相结合的方法,以环状对苯二甲酸丁二醇酯(CBT)在催化剂作用下聚合成的聚环状对苯二甲酸丁二醇酯(PCBT)为基体,制备了纤维体积分数达70％的连续玻璃纤维(GF)/PCBT复合材料层合板及熔融连接件,并测得其力学参数.采用数值模拟方法对连接界面层数分别为1、2、3层的A、B、C型3种不同方案的GF/PCBT复合材料熔融连接接头的承载能力和失效模式进行了预测.结果表明:不同的结构设计方案对GF/PCBT复合材料接头性能的影响较大,当连接长度在一定范围内时,接头区域主要发生界面分层失效,接头处复合材料的翘曲为界面裂纹加速扩展的主要因素,C型连接方式的接头结构承载能力相比于A型连接方式有明显提高;增加C型接头连接长度,试件承载能力提高,直至接头处界面分层失效和纤维、基体失效同时发生;继续增加连接长度,纤维与基体失效将成为接头区域的主要失效模式,此时承载能力无明显提升.

参考文献

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