碳纤维复合材料假脚工艺参数对其冲击后疲劳性能的影响
本文选题:假脚 切入点:工艺参数 出处:《材料科学与工程学报》2017年06期
【摘要】:基于三维逐渐损伤理论和有限元法,对碳纤维复合材料假脚的冲击及冲击后疲劳破坏过程进行分析,研究了不同的复合材料体系、几何尺寸、纤维铺设方式等工艺参数对碳纤维假脚的冲击损伤及疲劳性能的影响规律。结果表明,在冲击载荷作用下,碳纤维复合材料假脚的损伤模式主要为基体开裂、纤维压缩和分层;复合材料体系的横向和法向拉伸强度以及剪切强度等参数越小,假脚的冲击损伤面积越大,所能承受的疲劳循环次数越低;随着后龙骨厚度的增加,基体开裂损伤面积越来越大,分层损伤面积略有减小,而纤维压缩损伤几乎没有变化。尽管随着后龙骨厚度的增加,假脚的疲劳循环次数逐渐增大,但是相对于厚度的增加量,疲劳循环次数的增加量相对较小;不同铺层参数对碳纤维复合材料假脚的冲击损伤模式几乎没有影响。适度增加0°铺层的含量,可有效提高碳纤维复合材料假脚的疲劳性能。
[Abstract]:Based on the three dimensional progressive damage theory and finite element method, the impact and fatigue failure processes of carbon fiber composite artificial foot were analyzed, and the different composite systems and geometric dimensions were studied. The effect of the process parameters such as fiber laying mode on the impact damage and fatigue properties of carbon fiber artificial foot is studied. The results show that the damage mode of carbon fiber composite under impact load is mainly matrix cracking, fiber compression and delamination. The smaller the transverse and normal tensile strength and shear strength are, the larger the impact damage area of the artificial foot is, and the lower the fatigue cycle times are. The damage area of matrix cracking was larger and the damage area of delamination decreased slightly, while the compression damage of fiber had little change. Although with the increase of the thickness of posterior keel, the fatigue cycle times of artificial foot increased gradually, but the increase of fatigue cycle was relative to the thickness. The increase of fatigue cycle times is relatively small, and the impact damage mode of carbon fiber composites is almost unaffected by different layer parameters. The fatigue properties of carbon fiber composite false feet can be improved by increasing the content of 0 掳layer appropriately.
【作者单位】: 上海理工大学医疗器械与食品学院;
【基金】:国家自然科学基金资助项目(51305268) 上海工程技术研究中心资助项目(15DZ2251700)
【分类号】:R318.08;TB33
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