连续和不连续的碳纤维增强热塑性塑料之间的接口的表征和模拟,使用登鼓皮试验考虑湿度

科学领域:

• 材料科学 材料科学 材料科学
• 聚合物科学 聚合物科学
• 机械工程 机械工程

背景情况:

• 热塑性塑料易受环境条件的影响,特别是湿度,这可能会改变其机械性能.
• 了解纤维增强热塑性塑料的接口行为对于结构完整性至关重要.
• 气候边界条件显著影响材料性能和耐用性.

研究的目的:

• 为了研究不同湿度条件下的纤维增强热塑性接口的解行为.
• 分析水分含量对断裂表面能量的影响.
• 开发一个数值模型来预测接口行为.

主要方法:

• 登鼓的剥皮试验被用来评估脱皮.
• 准备并测试了含水率从0%到6.35%的样本.
• 扫描电子显微镜 (SEM) 用于骨折表面分析.
• 使用凝聚性表面进行了数值建模,以模拟实验设置.

主要成果:

• 断裂表面能量从1.07·103 J/m2增加到2.40·103 J/m2,因为水分含量从0%上升到2%.
• 湿度进一步增加到6.35%,折断能量降低到1.91·103 J/m2.
• 由于湿度,SEM显示了增加的塑化和聚合物降解.
• 数字模型成功地复制了实验力位移曲线.

结论:

• 水分含量对热塑性接口强度有双重影响:塑化增强了能量吸收,随后是水解诱导的降解.
• 该研究提供了对聚合物接口中潮湿诱导的变化的机制的见解.
• 使用凝聚性表面的数值建模是预测纤维增强热塑性塑料接口行为的可行工具.