计及温度及应变率效应的平纹编织碳纤维增强热塑性复合材料力学性能研究
Effects of the temperature and strain rate on mechanical properties of plain-woven carbon fiber reinforced thermoplastic composites
- 机械强度 2026年48卷第2期 页码：126-134
- 作者机构：
1.重载快捷大功率电力机车全国重点实验室，株洲 412001
2.湖南大学 整车先进设计制造技术全国重点实验室，长沙 410082
3.长安大学 汽车学院，西安 710064
- 作者简介：
王锴，男，1982年生，湖北天门人，硕士研究生，高级工程师；主要研究方向为轨道交通车辆；E-mail：47535239@qq.com。
贾晓航，男，1999年生，河北邯郸人，博士研究生；主要研究方向为复合材料结构轻量化设计；E-mail：jiaxiaohang@hnu.edu.cn。
- 基金信息：重载快捷大功率电力机车全国重点实验室开放课题(QZKFKT 2023-010)
DOI：10.16579/j.issn.1001.9669.2026.02.015
中图分类号： TB332收稿：2024-05-16，
修回：2024-07-05，
纸质出版：2026-02-15
- 稿件说明：
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王锴，贾晓航，罗俊杰，等. 计及温度及应变率效应的平纹编织碳纤维增强热塑性复合材料力学性能研究［J］. 机械强度，2026，48（2）：126-134.
WANG Kai，JIA Xiaohang，LUO Junjie，et al. Effects of the temperature and strain rate on mechanical properties of plain-woven carbon fiber reinforced thermoplastic composites［J］. Journal of Mechanical Strength，2026，48（2）：126-134.
王锴，贾晓航，罗俊杰，等. 计及温度及应变率效应的平纹编织碳纤维增强热塑性复合材料力学性能研究［J］. 机械强度，2026，48（2）：126-134. DOI： 10.16579/j.issn.1001.9669.2026.02.015.
WANG Kai，JIA Xiaohang，LUO Junjie，et al. Effects of the temperature and strain rate on mechanical properties of plain-woven carbon fiber reinforced thermoplastic composites［J］. Journal of Mechanical Strength，2026，48（2）：126-134. DOI： 10.16579/j.issn.1001.9669.2026.02.015.
摘要
目的
2
为了探究温度和应变率对编织碳纤维增强热塑性复合材料力学性能的影响，明确二者对材料拉伸与剪切性能及失效模式的作用规律，进行了相关研究。
方法
2
以热压成形工艺制备的编织碳纤维增强聚丙烯层合板为研究对象，设计并开展2类试验：① 不同温度条件下的准静态试验；② 常温环境下的动态试验。通过系统测试与分析，获取材料力学性能数据。
结果
2
研究发现，材料的拉伸弹性模量、拉伸强度及剪切模量呈一致变化趋势：随温度升高逐渐减小，随应变率增加逐渐增加；而剪切强度表现出特殊差异，准静态剪切强度显著大于动态剪切强度，该现象与纤维转动引发的屈服后强化行为密切相关；此外，温度和应变率对拉伸试样与剪切试样的失效模式均产生显著影响。
Abstract
Objective
2
A study was conducted to investigate the effects of temperature and strain rate on the mechanical properties of woven carbon fiber-reinforced thermoplastic composites
and to clarify the action laws of the two factors on the tensile and shear properties as well as the failure modes of the material.
Methods
2
Taking the woven carbon fiber-reinforced polypropylene laminates prepared by the hot-press molding process as the research object
two types of tests were designed and carried out: one was the quasi-static test under different temperature conditions
and the other was the dynamic test under normal temperature environment. The mechanical property data of the material were obtained through systematic testing and analysis.
Results
2
It was found from the study that the tensile elastic modulus
tensile strength and shear modulus of the material showed a consistent variation trend: they decreased gradually with the increase of temperature and increased gradually with the increase of strain rate. However
the shear strength exhibited a special difference: the quasi-static shear strength was significantly higher than the dynamic shear strength. This phenomenon was closely related to the post-yield hardening behavior caused by fiber rotation. In addition
significant effects of temperature and strain rate on the failure modes of both tensile specimens and shear specimens were observed.
关键词
Keywords
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