单向石墨纤维增强铝合金复合材料轴向压缩损伤演化与断裂力学行为研究

作者：张奥迪; 蔡长春; 王振军^*; 周金秋; 杨思远; 王忠远; 杨伟; 徐志锋; 余欢

来源：塑性工程学报, 2020, 27(02): 154-164.

DOI：10.3969/j.issn.1007-2012.2020.02.019

• CF/Al复合材料
• 细观力学
• 轴向压缩
• 损伤演化
• 力学性能

针对单向石墨纤维增强铝合金复合材料(CF/Al复合材料),采用细观力学数值模拟与准静态压缩试验相结合的方法研究了其轴向压缩渐进损伤与断裂力学行为,并分析了纤维体积分数对CF/Al复合材料压缩力学性能的影响。结果表明,基于纤维正六边形排布RVE建立的细观力学有限元模型对CF/Al复合材料轴向准静态压缩变形力学行为的计算结果与实验结果吻合良好。复合材料轴向压缩时首先在界面处发生损伤,界面损伤的累积随后引起局部界面失效并诱发基体合金的损伤,变形后期纤维发生失效并导致复合材料产生轴向45°压缩破坏,压缩断口呈现出界面脱粘和局部纤维断裂共存的微观形貌,表明界面脱粘及其导致的纤维断裂是诱发复合材料轴向压缩失效的主要机理。轴向压缩载荷作用下基体合金塑性变形损伤后不易发生失效,纤维性能是决定复合材料轴向压缩力学性能的主要因素,增加纤维体积分数有利于提高复合材料的轴向压缩弹性模量和极限强度。

• 出版日期2020
• 单位南昌航空大学; 上海飞机制造有限公司; 轻合金加工科学与技术国防重点学科实验室; 中国航发西安航空发动机有限公司