复合材料分层分析中Ⅱ型断裂韧性与铺层角度的关系

摘要整理

层间断裂韧性是表征复合材料层板分层扩展性能的重要参数。与Ⅰ型断裂相比，Ⅱ型断裂行为的研究相对有限。本研究系统探讨了铺层角度对碳纤维/聚合物复合材料Ⅱ型分层行为的影响。采用T800碳纤维/EH104环氧树脂层板，按照ASTM D7905标准进行试样制备和测试。研究对象包括四种直铺层界面（0°//−0°、15°//−15°、30°//−30°和45°//−45°）以及两种曲率半径分别为300 mm和500 mm的弯曲铺层界面。通过柔度法获得不同铺层界面的Ⅱ型断裂韧性GIIC。实验结果表明，变角度铺层界面的Ⅱ型韧性显著高于直铺层界面。建立了采用双线性牵引-分离本构关系的有限元模型来表征Ⅱ型分层行为，并通过实验数据进行了验证。研究结果为复合材料层板的设计和分层失效预测提供了重要参考。

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