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碳纖維含量對碳纖維增強聚醚醚酮復合材料彎曲性能和失效行為的影響

編號:CYYJ04058

篇名:碳纖維含量對碳纖維增強聚醚醚酮復合材料彎曲性能和失效行為的影響

作者:何理 鄒春龍 文周 王紅霞

關鍵詞: 碳纖維增強聚醚醚酮 三點彎曲 VUMAT子程序 Johnson-Cook模型 彎曲性能

機構: 湖北汽車工業(yè)學院機械工程學院 西安科技大學機械工程學院

摘要: 基于漸進損傷的VUMAT子程序,并引入了Johnson-Cook模型,通過Matlab生成了不同碳纖維占比的碳纖維增強聚醚醚酮(CFRP)復合材料,建立了三點彎曲有限元模型。通過分析應力—應變分布、載荷—位移曲線和吸收能—位移曲線得出以下結論:添加碳纖維有效改善了基體聚醚醚酮(PEEK)內部的應力—應變分布,顯著提升了材料的力學性能、剛度和抗斷裂性能。CFRP復合材料在三點彎曲過程中表現出更好的性能,能夠承受明顯的塑性變形,且有效避免裂紋擴展。此外,在相同位移載荷條件下,隨著碳纖維含量增加,CFRP復合材料的位移逐漸減小。特別是在碳纖維質量分數為10%和20%的復合材料中,上表面和下表面的最大位移呈現出曲折的特點。結合應力—應變場的分布情況,這表明碳纖維的添加能有效提高材料的剛度和抗彎性能。

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