环境温度对碳纤维/聚醚醚酮复合材料拉伸性能及疲劳寿命的影响

摘要

通过拉伸实验获得碳纤维增强聚醚醚酮复合材料(CF/PEEK)拉伸性能随温度的变化关系,并利用扫描电子显微镜观察断口形貌,研究分析了材料高温损伤机理.结果表明,随着环境温度的升高,碳纤维/PEEK的弹性模量与拉伸强度显著降低,在温度达到220℃时,分别下降89.20％和71.18％;断裂伸长率持续上升,在220℃时达到8.84％.弹性模量与断裂伸长率在Tg附近变化显著,主要原因是高温下纤维/树脂界面脱粘和树脂由玻璃态转化为高弹态后拉伸性能的显著变化.借助有限元方法计算由该材料制成的驾驶舱方向舵踏板在不同温度下的疲劳寿命,得出疲劳寿命随温度的升高而下降.在Coffin-Manson方程和通用斜率方程的基础上总结得出该材料疲劳寿命与温度的关系.