高应变率纵向压缩载荷下热塑性CF/PA6复合材料的性能表征

　　热塑性碳纤维复合材料在加工便捷性、损伤容限度和可回收性方面都具备不错的优势，在汽车制造产业中可以发挥出不错的应用效果。不过在汽车零部件的设计上需要充分考虑高应变率下的载荷条件，如车身主体结构等。另外汽车冲击和碰撞场景的模拟需要制造材料的动态数据做支撑，需要对其材料进行动态和静态的多项测试。本文中，智上新材料将结合专业论文，介绍单向热塑性CF/PA6复合材料在高应变率纵向压缩载荷下的性能表征。

　　针对单向CF/PA6的准静态和动态测试

　　1、材料选择：选择重量比为60%的单向热塑性CF/PA6复合材料，纤维体积含量为49%。为了确保试样稳定性并防止在加载端发生过早失效，在加载端通过粘合玻璃-环氧复合材料的两层片材增加了截面积。试样在进行实验前被真空干燥，以避免水分吸收。

　　2、准静态测试：随机选择5个CF/PA6试样，使用机电试验机进行准静态测试，位移率为0.5mm/min，利用两个物体透镜，获得试样前表面的三维准静态应变场，采用数字图像相关软件计算应变数值，并制成压缩应力-应变响应曲线图。

　　3、动态测试：随机选择5个CF/PA6试样，使用分裂霍普金森压力棒（SHPB）进行了高应变率动态测试，使用脉冲整形器提供一个三角形的弹性波，模拟接近实际工况的线性应力-应变行为失效的动态过程，使用高速摄像机监测试样变形和失效模式。

　　高应变率纵向载荷下CF/PA6的性能表征

　　1、准静态测试结果：在恒定的位移速率下，加载5个试样直到失效，准静态测试的5个试样的纵向压缩应力-应变响应曲线如上图所示。每条曲线的终点表示失效载荷，并与准静态纵向抗压强度 Xqs C 和最终的失效应变 εu C 相关，5个试样的平均纵向压缩强度为604.86MPa。

　　2、动态测试结果：动态测试的5个试样的纵向压缩应力-应变响应曲线如上图所示，所有数据是基于光学测量的应变和通过分裂霍普金森压力棒（SHPB）分析计算出的应力。由于条形应变信号的数字化和从数字图像相关性中接收到的应变值的离散数，应力-应变曲线会有些噪声。每条曲线的终点表示失效载荷，并与准静态纵向抗压强度 Xqs C 和最终的失效应变 εu C 相关，5个试样的平均纵向压缩强度为974.93MPa。

　　实验研究表明，与准静态参考测试相比，单向热塑性CF/PA6复合材料的纵向压缩强度在高应变率下增加了61%，说明单向热塑性CF/PA6复合材料可应用于汽车主体结构的制造，在设计合理的前提下，可以发挥出较好的性能优势，为未来汽车产业的健康发展提供助力。