journal article·2026-03-10

Characterization of Thermodynamic‐Fatigue Behavior and Rapid Prediction of Fatigue Limit for Angle‐Ply CF / PAEK Composites Based on Infrared Thermography

Ke Chen, YeJie Qiao, AiJia Li, ZhenQiang Zhao, Jia Huang, Chao Zhang

Polymer Composites· Volume 47· Issue 5
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Abstract

ABSTRACT This study investigates the thermodynamic‐fatigue behavior of angle‐ply thermoplastic composite laminates using infrared thermography and proposes a rapid fatigue limit prediction method. The research first characterizes fatigue mechanisms, including matrix cracking, fiber breakage, and the characteristic thermo‐mechanical coupling damage of thermoplastic composites, and identifies three thermodynamic phases during cyclic loading. A thermographic fatigue experiment is conducted to analyze the effects of loading amplitude and fiber orientation on temperature rising, revealing a nonlinear relationship governed by shear stress and fiber angle. Building upon these findings, a novel prediction method was developed by integrating a piecewise temperature–stress function with an iterative judgment algorithm to efficiently estimate the fatigue limits of laminates with various stacking sequences ([0°/90°] 3s , [±25°] 3s , [±35°] 3s , [±45°] 3s ). The results demonstrate strong agreement with conventional fatigue tests, offering improved accuracy compared to existing approaches while significantly reducing testing time and cost.
Source: crossref · Quality: baseline

Research context

OpenAlex topics: Fatigue and fracture mechanics · Mechanical Behavior of Composites · Fire effects on concrete materials

SciVX discovery tags are terminology-based. OpenAlex topics are source-provided classifications.

Affiliations

School of Civil Aviation Northwestern Polytechnical University Xi'an China

School of Aeronautics Northwestern Polytechnical University Xi'an China

Key Laboratory on the Impact Protection and Safety Assessment of Civil Aviation Vehicle Taicang Jiangsu China

References (64)

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