上篮动作和样品尺寸对Al/CF/PEEK混合材料V型部件回弹性能和强度的影响

《Polymer Composites》：Effect of Layup and Specimen Size on Spring-Back and Strength in Al/CF/PEEK Hybrid V-Parts

本研究建立Al/CF/PEEK混合V型组件的热力耦合模型与有限元模型，分析不同铺层结构和试样长度对成型、冷却、结晶及回弹的影响。结果表明，短试样可防止回弹区形成，降低应力应变，而增加Al片层数可提升抗弯强度但加剧回弹，CF/PEEK层增加则改善界面强度。

　　

摘要

回弹是高性能铝/碳纤维/PEEK（Al/CF/PEEK）混合结构中常见的成形缺陷。同时，提高这类混合构件的强度也显得十分迫切。本研究建立了一个热机械耦合模型和有限元模型，用于分析Al/CF/PEEK混合V形构件在成形-冷却-结晶-回弹过程中的性能。模型考虑了CF/PEEK的结晶收缩变形及其热膨胀系数和热导率的各向异性。研究探讨了不同层压结构（多层CF/PEEK层和多层铝合金层）以及试样长度对混合V形构件强度、成形过程中的应力-应变分布及回弹行为的影响。通过模拟与实验结果的对比（包括截面形状、温度、回弹程度及相对结晶度等方面），验证了模型的准确性。研究发现，较小的试样尺寸可以有效防止构件末端出现弯曲区（D区），从而降低应力水平和剪切应变，使成形过程更加容易。回弹现象随着铝合金层数量的增加而加剧，但随着CF/PEEK预浸料层数量的减少而减弱；同时，试样尺寸的减小也有助于降低回弹。构件的抗弯强度随着铝合金层和预浸料层数量的增加而提高。虽然多层铝合金层能显著提升混合V形构件的抗弯强度，但会对回弹的抑制产生不利影响。增加CF/PEEK层则能有效提高V形构件的层间强度。

利益冲突

作者声明不存在任何利益冲突。

数据获取声明

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