四点弯曲机制下碳纤维/环氧树脂复合材料层间的II型和III型分层

摘要整理

准确测定III型层间断裂韧性对复合材料至关重要，因其在边缘分层中的关键作用，但该测定仍存在重大技术挑战。本研究采用四端口缺口弯曲（4ENF）试验和四点弯曲板（4PBP）试验，分别研究了碳纤维/环氧树脂复合材料层板的II型和III型层间断裂行为。利用内聚区模型（CZM）通过有限元分析（FEA）模拟分层过程。实验测得碳纤维/环氧树脂复合材料的II型断裂韧性为1.41 N/mm。力-位移曲线的实验数据与数值模拟结果吻合良好，验证了该模拟方法能够有效捕捉复合材料层板的力学响应。同时，III型分层断裂韧性通过数值方法估算为2.1 N/mm。显微分析表明，II型和III型试样中均观察到剪切尖端，而仅在III型试样中发现了现有的片状剥落。本研究为估算纯III型断裂韧性及相应的分层行为（包括裂纹起始和扩展）提供了一种简单有效的方法。

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