Fatigue delamination growth characterization of a directly bonded carbon-fiber-reinforced thermoplastic laminates and aluminum alloys with surface nanostructure using DCB test
Fatigue delamination growth characterization of a directly bonded carbon-fiber-reinforced thermoplastic laminates and aluminum alloys with surface nanostructure using DCB test
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使用 DCB 测试直接粘合碳纤维增强热塑性层压板和具有表面纳米结构的铝合金的疲劳分层生长表征
DOI：
10.1177/00219983211009282
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发表时间：
2021
影响因子：
2.9
通讯作者：
Kawada Hiroyuki
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Saito Kei;Jespersen Kristine M;Ota Hiroki;Wada Keita;Hosoi Atsushi;Kawada Hiroyuki
随着近年来对减轻重量的需求，运输设备的结构材料正在被碳纤维增强热塑性塑料（CFRTPs）所取代。因此，需要将cfrtp与合金结合的技术。本研究对CFRTP/铝合金连接接头的疲劳分层生长进行了表征。采用胶粘剂、直接化学键合和纳米结构表面直接化学键合三种方式对样品进行粘接。试件类型为双悬臂梁（DCB）试件，由铝合金（A5052）和CFRTP平纹编织材料组成。CFRTP的铺层为[(0,90)]9，使用的基质为PA6。位移控制模式采用疲劳加载。最小位移与最大位移之比为0.1，试验频率为5 Hz。通过柔度标定得到了疲劳试验中的裂纹长度。通过为每种试件类型构建巴黎图来表征疲劳。在纳米结构和化学键合的作用下，断口表面由光滑的脆性断口转变为毛状的韧性断口。结果表明，由于毛状韧性断裂，纳米结构试样的抗疲劳裂纹扩展能力显著提高。
With the recent demand for weight reduction, structural materials for transportation equipment are being replaced by carbon-fiber-reinforced thermoplastics (CFRTPs). Therefore, techniques to join CFRTPs to alloys are needed. In this study, the fatigue delamination growth of bonded CFRTP/aluminum alloy joints was characterized. The specimens were bonded in three ways, using adhesive, direct chemical bonding, and direct chemical bonding with a nanostructured surface. The type of the specimen was double cantilever beam (DCB) specimen, which consisted of aluminum alloy (A5052) and plain woven CFRTP. The lay-up of the CFRTP was [(0,90)]9and the used matrix was PA6. Fatigue loading was applied in displacement control mode. The ratio between the minimum and maximum displacement was 0.1, and the test frequency was 5 Hz. The crack length during the fatigue tests was obtained by compliance calibration. Fatigue was characterized by constructing a Paris diagram for each specimen type. The fracture surface distinctively changed from smooth brittle-like fracture to hair-like ductile fracture post fabricating a nanostructure and chemical bonding. As a result, the fatigue crack growth resistance of the specimen with the nanostructure significantly improved due to the hair-like ductile fracture.
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