纖維增強(qiáng)復(fù)合材料斷裂韌性光彈性實(shí)驗(yàn)研究.pdf

1、纖維增強(qiáng)復(fù)合材料在現(xiàn)代工程結(jié)構(gòu)中已得到廣泛應(yīng)用，但由于復(fù)合材料在受載前就具有各種各樣的初始缺陷及損傷，而這些缺陷（裂紋）的存在勢(shì)必影響復(fù)合材料結(jié)構(gòu)的失效強(qiáng)度。因此測(cè)量復(fù)合材料斷裂韌度是復(fù)合材料斷裂力學(xué)的重要內(nèi)容，也是了解復(fù)合材料抗斷裂性能的重要手段。
　　本文參考金屬材料平面應(yīng)變斷裂韌度KIC試驗(yàn)方法(GB/T4161-2007)，采用三點(diǎn)彎曲實(shí)驗(yàn)與光彈實(shí)驗(yàn)相結(jié)合，對(duì)單向玻璃纖維/環(huán)氧復(fù)合材料在裂紋與纖維方向垂直時(shí)的斷裂韌度進(jìn)行測(cè)

2、試。采用CA-CPE-3000圖像采集卡及MINTRON MTV-8055MK-Ⅱ彩色CCD進(jìn)行光彈圖像連續(xù)采集。本實(shí)驗(yàn)可以直接觀察試件裂紋開裂過程，結(jié)合P-V曲線，可以識(shí)別材料開裂臨界點(diǎn)，得到了較好的實(shí)驗(yàn)結(jié)果。
　　通過對(duì)斷口邊緣觀察可知斷裂后為平斷口，裂紋的擴(kuò)展基本上是在平面應(yīng)變狀態(tài)下進(jìn)行的，而對(duì)裂尖的觀察可知材料沒有發(fā)生塑性變形，滿足小范圍屈服的條件，因此可以獲得穩(wěn)定的斷裂韌度值。通過實(shí)驗(yàn)觀察到，裂紋沿纖維方向開裂，并非沿原

3、裂紋線方向開裂，纖維和基體的界面阻止裂紋擴(kuò)展，此后的光彈圖像不再能正確反映裂紋尖端附近的應(yīng)力場(chǎng)。
　　三點(diǎn)彎曲實(shí)驗(yàn)結(jié)合光彈性貼片實(shí)驗(yàn)，可以實(shí)測(cè)裂紋尖端附近應(yīng)力場(chǎng)變化及裂紋開裂臨界狀況，并有效地判斷裂紋開裂點(diǎn)。通過有限元計(jì)算及實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的分析，可以用施力點(diǎn)的位移替代裂紋張開位移繪制P-V曲線，進(jìn)而計(jì)算材料沿纖維方向裂紋擴(kuò)展能量釋放率G及斷裂韌性KC，此方法是一種直接有效的測(cè)試方法。對(duì)復(fù)合材料斷裂韌性的測(cè)試少有文獻(xiàn)報(bào)道，本文側(cè)重實(shí)驗(yàn)方法