纖維波紋對(duì)CFRP疲勞壽命的影響

在碳纖維增強(qiáng)復(fù)合材料（CFRP）部件中，存在的各種制造缺陷都會(huì)對(duì)其結(jié)構(gòu)產(chǎn)生影響，常見的缺陷包括空隙（閉孔）、孔（連通孔隙率）、夾雜物、固化或放熱殘余應(yīng)力、分層、面外層波紋和折疊。

研究了非卷曲織物的面外纖維波紋，通過(guò)試驗(yàn)和數(shù)值評(píng)估了其對(duì)CFRP軸向載荷疲勞壽命的影響。為了深入了解損傷的發(fā)生和進(jìn)展，研究了不同的損傷模式直至最終失效。建立了基于幾何形狀的缺陷度量，并且定量評(píng)估該度量對(duì)CFRP壓縮疲勞壽命的影響，使得所提出的度量可以用于定義包含該特定缺陷的CFRP標(biāo)準(zhǔn)。研究顯示，碳/環(huán)氧非卷曲織物（NCF）平面外纖維波紋可能是在高壓樹脂傳遞模塑（RTM）工藝過(guò)程中出現(xiàn)的，這種缺陷對(duì)壓縮軸向載荷影響最大。試驗(yàn)研究了壓縮靜態(tài)強(qiáng)度和疲勞壽命損傷的發(fā)生和進(jìn)展，從試驗(yàn)結(jié)果來(lái)分析缺陷對(duì)不同幾何斷裂模式的影響?；贑FRP缺陷觀察CFRP幾何斷裂參數(shù)的尺度模型，以研究缺陷對(duì)CFRP幾何斷裂參數(shù)損傷起始的影響，并證實(shí)前面給出的試驗(yàn)觀察結(jié)果。

試驗(yàn)結(jié)果表明，所研究的面外波紋缺陷對(duì)CFRP的靜態(tài)強(qiáng)度和疲勞壽命具有很大的影響。在所考慮的假設(shè)恒定斜率參數(shù)的情形下，發(fā)現(xiàn)了材料疲勞壽命與缺陷角之間的相關(guān)函數(shù)，其在45°缺陷角時(shí)具有最小值，其疲勞壽命約降低到無(wú)缺陷材料壽命的50%。

刊名：International Journal of Fatigue（英）

刊期：2016年第90期

作者：Susanne H?rrmannab et al

編譯：趙前