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《纤维增强复合材料的破坏机理-力学进展》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在工程资料-天天文库。
1、。第一卷第期力学进展一【,扛卜月日人闪厂卫且州纤维增强复合材料的破坏机理冼杏娟中口科学院力学研究所主题词复合材朴增强纤维破坏机理损伤疲劳、纤维增强复合材料本身是一个非均匀各向异性力学结构复合材料的研制设计和使用,都与力学密切相关复合材料的破坏机理比金属材料复杂不同组分的构成使其在加工中存、,,在和使用中带来的缺陷比金属多它的破坏机理与纤维基体组分的性能粘结强度纤维,,铺设方向和顺序工作条件等有关需要采用有效的试验和分析方法研究复合材料在不同,口,,,载荷条件「不同铺层不同缺情况损伤的扩展裂纹增长规律微结构断裂模型评定复,,介材料的破坏弄清它的破坏机理为研
2、制与设计新型复合材料提供依据这对充分发挥其,轻质高强的优越性保证使用的安全可靠是很有意义的,本文以笔者近年来研究碳环氧在静态和疲劳条件下损伤破坏的结果为主结合当前有,,口,,关研究的发展概述复合材料的损伤扩展缺影响疲劳损伤累积破坏的评定及破坏机,理等问题复合材料及其构件的破坏一般不象金属形成宏观裂纹失稳扩展而断裂而有其自,通身复杂的损伤扩展途径和特殊的破坏机理复合材料往往由无机或有机的脆性材料组成、、,过基休开裂界而脱胶分层及纤维断裂等多种形式的扩展导致破坏一般是脆性破坏损伤、,。,。。区尺度大又非塑性针对复合材料特点年代末等「’,人提出了研究复合材料的
3、损伤力学和机理的命题和设想引起国内外有关学者注意由于,,复合材料多相内在表征的复杂年以来我们着重采用声发射红外热像及显微观测等,、手段监测不同铺层复合材料的各类损伤研究其产生与发展及对力学性能疲劳寿命的影,,,响得出了有意义的结果司时在实验研究基础上进行横向裂纹等预测的计算分析及评定破坏的研究工复合材料微结构损伤扩展与声发射表征皿及应力水平的对应关系“,“,“。,““我们对多种不同铺层卜。和碳布等碳环氧复合材料采用显,泣,,微观测和声发射技术研究其拉仲损伤破坏一般具有以下特点①开始阶段约在,应力水平前从显微观测和反映材料损伤应变能量释放的声发射信号没有显
4、现一。。,,出损伤②载荷增至定应力水平一般在一和极限强度不同铺层有所差异反映从体开裂的低能最信号开始出现图显微观察到的沿纤维方向的裂纹是材料的初,始损伤于纤维强度比磷体和界面粘结强度大得多所以基本受拉一般呈剪切破坏图一。“,、斗。,。”,是层的图像树呈锯齿倾斜的方向与铺层受力方向有关对试件©1994-2008ChinaAcademicJournalElectronicPublishingHouse.Allrightsreserved.http://www.cnki.net一一。‘丢图‘’一。及人一。。层基体界面破坏图试件的关系图,此损伤发生在应力应变关系
5、曲线的拐点处③载荷继续增大约在的应力水平时声发射,,的突发信号出现并加密基体沿界面方向开裂并不断扩展基体与纤维间出现脱胶双向铺,层试件由于单层片及不同铺层压成的层的各向异性在边缘的层间效应而引起明显的分层,,少量较弱的纤维断裂或裂纹增多并扩大到一定程度高应力引起附近纤维破断应力重新分,,,,布出现大的能量释放的信号损伤区扩大④载荷到应力水平后信号达最,,,,大值累积值迅速增大双向斜交铺层试件每层分离剪切破坏其它铺层试件破断界面。“,粘结强度高的试件有少数纤维拔出图卜一图。。“试件纤维拔出图试件损伤型式士,。。,除了两种铺层的应力应变关系是非线性外其它都是
6、线性关系呈脆性破,,。坏尽管损伤区很大但不呈塑性不同铺层的声发射能量释放图像各异“。,。,。以。正交铺层试件为例图实测在时声发射信号开始出现层,,。,,,垂直于载荷方向基体横向裂纹出现损伤开始载荷达时突发信号出现由,。,“。,以于横向开裂应力集中的影响层内纵向裂缝出现层与层界面的粘结失效后。,。,,相隔出现一次大的信号带缺陷的纤维相继断裂直至最后破断以裂纹扩展〔,的应变能释放率达到材料的相应临界值作为判据。’,了瓦训乙△。。,△为,,,为机械载荷引起的远场应变固化温度与工作温度之差为单层厚度与分、、、别为机械载荷与温度载荷下某一指定裂纹的能量释放率系数函
7、数在材料铺层载荷开©1994-2008ChinaAcademicJournalElectronicPublishingHouse.Allrightsreserved.http://www.cnki.net,裂形式等因索确定时它们只是裂纹尺寸的函数用有限元分析方法并用双节点技术模拟开裂过程同时计算每步裂的能量释放率即可得出材料常数根据单向板的横向强度等算“。得由此算出巨。〕层板在单向受拉时产生第一横向裂纹的载荷以远场应变表示为尸。义一“。,极限应变。。,上式与在出现横向开裂的声发射实验结果符合良好“,,沿层板厚度方向层或斜角铺层中某一层出现的横向裂纹是一薄
8、弱环节它也可称,,为开裂源而且有其扩展的特征从沿厚度方向的侧向断面形貌观察到横向
