基于红外热成像技术的角铺层CF/PAEK复合材料热力疲劳行为表征与疲劳极限快速预测方法研究

来自相关领域的研究人员针对角铺层热塑性复合材料疲劳性能评估耗时耗力的问题，开展了基于红外热成像的热力疲劳行为研究。通过分析不同铺层方式（[0°/90°]3s、[±25°]3s等）试样的温度演化规律，揭示了剪切应力与纤维取向对温升的非线性影响机制，并创新性地提出分段温-应力函数与迭代判据算法相结合的疲劳极限快速预测模型。该方法与传统疲劳试验结果高度吻合，在保证精度的同时将测试效率提升80%以上，为航空航天用复合材料的快速可靠性评估提供了新范式。

　　

通过红外热成像技术（Infrared Thermography）对碳纤维增强聚芳醚酮复合材料（CF/PAEK）角铺层层合板的热力疲劳行为进行表征，研究揭示了循环载荷过程中三个典型的热力学阶段：初始温升阶段、稳定演化阶段和失效前骤变阶段。团队观察到基体开裂、纤维断裂以及热塑性复合材料特有的热-力耦合损伤模式，并发现加载幅值和纤维取向（如[±45°]_3s铺层）通过剪切应力主导机制对温升产生非线性影响。基于此现象，研究人员开发了一种融合分段温度-应力函数与迭代判据算法的新型预测模型，实现了对多种铺层构型（包括[0°/90°]_3s、[±25°]_3s、[±35°]_3s）疲劳极限的高效评估。该方法的预测结果与传统疲劳试验高度一致，在保持精度的同时将测试周期缩短约85%，为航空航天领域复合材料结构的快速可靠性验证提供了重要技术支撑。