Fatigue Damage Mechanism of Heat-Resistant Composites for Primary Structures of Future High-Speed Civil Transport
未来高速民用交通主体结构耐热复合材料疲劳损伤机理
基本信息
- 批准号:11650941
- 负责人:
- 金额:$ 2.37万
- 依托单位:
- 依托单位国家:日本
- 项目类别:Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
- 财政年份:1999
- 资助国家:日本
- 起止时间:1999 至 2000
- 项目状态:已结题
- 来源:
- 关键词:
项目摘要
The most important technology for future High-Speed Civil Transport (HSCT) is considered to be heat-resistant polymer composites with high toughness for dramatic weight reduction in a vehicle structure. A promising candidate composite system is a carbon fiber/heat-resistant thermoplastic composite, e.g. IM600/PIXA-M.The PIXA-M resin belongs to a thermoplastic polyimide family developed in Japan. In this research, mechanical properties of the IM600/PIXA-M were measured at room temperature, 100℃, and 200℃. Low cycle fatigue tests of laminates made of this composite system were also conducted at room temperature and 200℃.Young's modulus in fiber direction was almost constant at room and elevated temperatures up to 200℃. However, tensile strength in fiber direction at 200℃ decreased to about 60% of one at room temperature. Young's modulus and tensile strength transverse to fiber direction at 200℃ dropped to about 80% and 20% of ones at room temperature, respectively.In tensile tests of a quasi-isotropic laminate [+30_2/-30_2/90_2]s, tensile strength at 200℃ decreased to about 70% of one at room temperature. Free-edge delamination extended only to the laminate-thickness length away from the edge even just before fracture of the specimen. Post-first-failture behavior of the laminates was analyzed using classical lamination theory with failure criterion. The analytical results were in good agreement with the experimental results at room temperature and 200℃.In low cycle fatigue tests of the laminate, the free-edge delamination did not occur until just before fracture of the specimen at room temperature and 200℃ as well. Hence, fatigue life is decided by the onset of the free-edge delamination.
未来高速民用交通(HSCT)最重要的技术被认为是具有高韧性的耐热聚合物复合材料,以显著减轻车辆结构的重量。一种很有前途的复合材料体系是碳纤维/耐热热塑性复合材料,例如IM600/PixA-M。PixA-M树脂属于日本开发的热塑性聚酰亚胺家族。在本研究中,测试了IM600/PixA-M在室温、100℃和200℃下的力学性能。在室温和200℃下,对该复合材料层合板进行了低周疲劳试验。在室温和高温下,纤维方向的杨氏模量在200℃以下几乎保持不变。然而,在200℃时,纤维方向的拉伸强度下降到室温下的60%左右。在[+30_2/-30_2/90_2]S准各向同性层合板的拉伸试验中,200℃的拉伸强度仅为室温拉伸强度的70%左右。甚至在试件断裂之前,自由边缘分层仅延伸到远离边缘的层合板厚度长度。采用经典层合理论和破坏准则对层合板的首次破坏后行为进行了分析。分析结果与室温和200℃下的实验结果吻合较好。在层合板的低周疲劳试验中,在室温和200℃下,直到试件断裂前才出现自由边缘分层。因此,疲劳寿命由自由边分层的开始时间决定。
项目成果
期刊论文数量(13)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Nobuhide Uda and Kazuo Kunoo: "Edge Delamination of Composite Laminates Under Low Cycle Fatigue"Proc. of 12th Int. Conf. on Composite Materials. paper 312. (1999)
Nobuhide Uda 和 Kazuo Kunoo:“低周疲劳下复合材料层压板的边缘分层”Proc。
- DOI:
- 发表时间:
- 期刊:
- 影响因子:0
- 作者:
- 通讯作者:
加藤日出幸 et al.: "Carbon/Epoxy積層板のモードII層間破壊靭性の速度依存性"九州大学工学集報. 74巻,2号. 107-114 (2001)
Hideyuki Kato 等:“碳/环氧树脂层压板的 II 型层间断裂韧性的速度依赖性”九州大学工程通报第 74 卷,第 2.107-114 期(2001 年)
- DOI:
- 发表时间:
- 期刊:
- 影响因子:0
- 作者:
- 通讯作者:
加藤日出幸 et al.: "CFRP積層板のモードI層間破壊靭性の速度依存性"九州大学工学集報. 73巻,5号. 585-591 (2000)
加藤英幸等人:《CFRP层压板的I型层间断裂韧性的速度依赖性》九州大学工学通报第73卷第5期.585-591(2000年)
- DOI:
- 发表时间:
- 期刊:
- 影响因子:0
- 作者:
- 通讯作者:
加藤日出幸, et al.: "CFRP積層板のモードI層間破壊靭性の速度依存性"九州大学工学集報. 73巻,5号. 585-591 (2000)
加藤英幸等人:“CFRP层压板的I型层间断裂韧性的速度依赖性”九州大学工学通报第73卷第5期.585-591(2000年)
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- 发表时间:
- 期刊:
- 影响因子:0
- 作者:
- 通讯作者:
Nobuhide Uda, et al.: "Edge Delamination of Composite Laminates Under Low Cycle Fatigue"Proc.of 12th Int.Conf.on Composite Materials. 312 (1999)
Nobuhide Uda 等人:“低循环疲劳下复合材料层压板的边缘分层”第 12 届复合材料国际会议论文集。
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