Ⅱ型层间断裂韧度是复合材料结构损伤容限设计的关键力学参数。针对5种具有不同预置分层界面的国产T300复合材料端部缺口弯曲(ENF)实验件,开展Ⅱ型分层测试,获得预嵌薄膜末端开裂的Ⅱ型层间断裂韧度 G Ⅱc,NPC 和预开裂裂纹处扩展的Ⅱ...Ⅱ型层间断裂韧度是复合材料结构损伤容限设计的关键力学参数。针对5种具有不同预置分层界面的国产T300复合材料端部缺口弯曲(ENF)实验件,开展Ⅱ型分层测试,获得预嵌薄膜末端开裂的Ⅱ型层间断裂韧度 G Ⅱc,NPC 和预开裂裂纹处扩展的Ⅱ型层间断裂韧度 G Ⅱc,PC 。结果表明:5种分层界面下 G Ⅱc,NPC 均比 G Ⅱc,PC 高,并且对于 G Ⅱc,NPC 值,0°/0°分层界面的最高,0°/90°分层界面的最低;而对于 G Ⅱc,PC 值,0°/45°分层界面的最高,0°/90°分层界面的最低。同时,采用虚拟裂纹闭合技术(VCCT)模拟不同分层界面处的Ⅱ型分层扩展,获得了分层扩展过程中分层前缘应变能释放率分布,结合实验结果分析了分层界面角度对Ⅱ型断裂韧度测量值的影响。展开更多
文摘Ⅱ型层间断裂韧度是复合材料结构损伤容限设计的关键力学参数。针对5种具有不同预置分层界面的国产T300复合材料端部缺口弯曲(ENF)实验件,开展Ⅱ型分层测试,获得预嵌薄膜末端开裂的Ⅱ型层间断裂韧度 G Ⅱc,NPC 和预开裂裂纹处扩展的Ⅱ型层间断裂韧度 G Ⅱc,PC 。结果表明:5种分层界面下 G Ⅱc,NPC 均比 G Ⅱc,PC 高,并且对于 G Ⅱc,NPC 值,0°/0°分层界面的最高,0°/90°分层界面的最低;而对于 G Ⅱc,PC 值,0°/45°分层界面的最高,0°/90°分层界面的最低。同时,采用虚拟裂纹闭合技术(VCCT)模拟不同分层界面处的Ⅱ型分层扩展,获得了分层扩展过程中分层前缘应变能释放率分布,结合实验结果分析了分层界面角度对Ⅱ型断裂韧度测量值的影响。
文摘短梁剪切(short beam shear,SBS)实验结合数字图像相关技术(digital image correlation,DIC)可实现快速识别单向纤维增强树脂基复合材料的多力学性能参数,而且能够获得复合材料单向应力状态下完整的层间剪切应力-应变行为和层间剪切强度,这对建立厚截面复合材料三维应力状态的强度准则至关重要。为研究实验设计对材料层间剪切力学参数识别精度的影响,本研究首次发展了由四台CCD相机组成的两套立体数字图像相关系统,实测SBS实验加载过程中试样前后表面标距区内应变分布情况。结果表明:由于实验夹具工装配合中存在螺纹间隙,工装刚度不足,试样前后表面剪切应变分布不对称,相对偏差可达44%。一方面提出针对试样前后表面剪切应变非对称性分布、材料剪切力学性能参数识别的新方法,通过采用DIC技术和有限元模型修正技术(finite element model updating,FEMU),将试样前、后表面标距区的实测平均剪切应变和有限元模型相应位置处计算应变数据的方差作为目标函数进行本构参数和偏轴角度的识别,可获得材料完整的非线性剪切本构参数,且识别过程对初始参数不敏感;另一方面通过改进实验夹具提高工装刚度,消除非对称性剪切应变分布现象,准确地识别得到了单向层合板完整的层间剪切应力-应变本构关系参数。
