应变率对单向碳纤维增强塑料（CFRP）压缩性能的影响

《Polymer Composites》：Strain Rate Effects on the Compressive Behavior of Unidirectional CFRP

探究CFRP复合材料应变率依赖的压缩性能，通过分离式霍普金森压杆实验和数值模拟，沿纤维、横向和厚度方向测试应变率10?3–103 s?1条件下的响应，发现高应变率下强度提升72%-76%，构建新型应变能本构模型，预测误差<3%，能量吸收误差<10%，为提升冲击防护设计提供理论基础。

　　

摘要

本研究通过实验和数值方法探讨了单向碳纤维增强塑料（CFRP）复合材料（CFRP composites）的应变率依赖性压缩行为。利用SHPB（Split-Hop-Bounce）测试技术，我们在应力平衡和恒定应变率条件（10^?3–10³ s^?1）下，系统地研究了材料在三个主要方向（沿纤维方向、横向和厚度方向）的动态响应。实验结果表明，在高应变率下，材料的强度分别提高了72%、68%和76%。我们提出了一种基于应变能量的本构模型，该模型将强度与失效应变能量密度的变化耦合起来，并考虑了应变率的影响。该模型具有极高的预测精度，在整个测试的应变率范围内，强度预测的误差小于3%，能量吸收的误差小于10%。这些发现为改进抗冲击复合材料的性能提供了重要的理论依据。

利益冲突

作者声明不存在利益冲突。