编号：CYYJ04058

篇名：碳纤维含量对碳纤维增强聚醚醚酮复合材料弯曲性能和失效行为的影响

作者： 何理 邹春龙 文周 王红霞

关键词： 碳纤维增强聚醚醚酮 三点弯曲 VUMAT子程序 Johnson-Cook模型 弯曲性能

机构： 湖北汽车工业学院机械工程学院 西安科技大学机械工程学院

摘要： 基于渐进损伤的VUMAT子程序,并引入了Johnson-Cook模型,通过Matlab生成了不同碳纤维占比的碳纤维增强聚醚醚酮(CFRP)复合材料,建立了三点弯曲有限元模型。通过分析应力—应变分布、载荷—位移曲线和吸收能—位移曲线得出以下结论:添加碳纤维有效改善了基体聚醚醚酮(PEEK)内部的应力—应变分布,显著提升了材料的力学性能、刚度和抗断裂性能。CFRP复合材料在三点弯曲过程中表现出更好的性能,能够承受明显的塑性变形,且有效避免裂纹扩展。此外,在相同位移载荷条件下,随着碳纤维含量增加,CFRP复合材料的位移逐渐减小。特别是在碳纤维质量分数为10%和20%的复合材料中,上表面和下表面的最大位移呈现出曲折的特点。结合应力—应变场的分布情况,这表明碳纤维的添加能有效提高材料的刚度和抗弯性能。