纖維增強復(fù)合材料斷裂韌性光彈性實驗研究.pdf

1、纖維增強復(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）的存在勢必影響復(fù)合材料結(jié)構(gòu)的失效強度。因此測量復(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試驗方法(GB/T4161-2007)，采用三點彎曲實驗與光彈實驗相結(jié)合，對單向玻璃纖維/環(huán)氧復(fù)合材料在裂紋與纖維方向垂直時的斷裂韌度進行測

2、試。采用CA-CPE-3000圖像采集卡及MINTRON MTV-8055MK-Ⅱ彩色CCD進行光彈圖像連續(xù)采集。本實驗可以直接觀察試件裂紋開裂過程，結(jié)合P-V曲線，可以識別材料開裂臨界點，得到了較好的實驗結(jié)果。
　　通過對斷口邊緣觀察可知斷裂后為平斷口，裂紋的擴展基本上是在平面應(yīng)變狀態(tài)下進行的，而對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。通過實驗觀察到，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。
　　三點彎曲實驗結(jié)合光彈性貼片實驗，可以實測裂紋尖端附近應(yīng)力場變化及裂紋開裂臨界狀況，并有效地判斷裂紋開裂點。通過有限元計算及實驗數(shù)據(jù)的分析，可以用施力點的位移替代裂紋張開位移繪制P-V曲線，進而計算材料沿纖維方向裂紋擴展能量釋放率G及斷裂韌性KC，此方法是一種直接有效的測試方法。對復(fù)合材料斷裂韌性的測試少有文獻報道，本文側(cè)重實驗方法