缺口类型对叠层穿刺结构C_f/Al复合材料力学性能影响

作者：李荣幸; 蔡长春; 余欢; 徐志锋; 王振军; 兰泽宇

来源：特种铸造及有色合金, 2022, 42(04): 505-512.

DOI：10.15980/j.tzzz.2022.04.023

• 叠层穿刺
• C_f/Al复合材料
• 缺口拉伸
• 失效分析

为模拟3D-C_f/Al复合材料作为结构装配件受到损伤形成缺口并断裂的情况，以叠层穿刺C_f/Al复合材料为研究对象，分析了V形及矩形缺口对复合材料力学性能的影响。结果表明，叠层穿刺C_f/Al复合材料在开矩形缺口后，抗拉强度为553.5 MPa、弹性模量为91.5 GPa,较无缺口试样分别下降了17.4%、2.9%;在开根部圆角为0.3 mm的V形缺口后，复合材料抗拉强度为545.0 MPa,较无缺口试样下降了18.6%,弹性模量为110.2 GPa,较无缺口试样上升了17.0%;在开根部圆角为0.6 mm的V形缺口后，抗拉强度为663 MPa,较无缺口试样下降了1.0%,弹性模量为106.5 GPa,较无缺口试样上升了13.1%;V形缺口根部圆角由0.3 mm增至0.6 mm,缺口强度比由0.81升至0.99,叠层穿刺C_f/Al复合材料抗拉强度上升，弹性模量变化不大。结合断口形貌可知，复合材料断口呈现脆性断裂特征，而基体开裂、纤维拔出和界面脱粘的共同作用所引起的纤维轴向失效是复合材料经向断裂的主要机制。

• 单位
  南昌航空大学; 轻合金加工科学与技术国防重点学科实验室