玻纤织物复合材料层间分层模式I和模式II的温度效应实验与数值分析

摘要整理

本研究重点调查短期温度变化对夹层切割纤维毡（CSM）的玻纤织物复合材料模式I和模式II层间分层的影响。采用双悬臂梁（DCB）和端部缺口弯曲（ENF）试验，分别在未后固化和后固化试样上进行室温（21°C）测试，并在低温（-10°C）和高温（70°C）条件下对后固化试样进行工况调查。采用基于柔度的梁法（CBBM）表征断裂行为，基于试样柔度的裂纹长度估计与数字图像相关法（DIC）直接测量进行对比。通过光学轮廓仪和扫描电子显微镜（SEM）进行失效分析。温度变化影响了织物复合材料在模式I加载条件下的优先裂纹扩展路径，但模式II断裂试验中的裂纹路径与测试温度无关。断口形貌结果表明存在温度相关的失效机制，高温下纤维/基体界面脱粘和基体变形增加。基体韧性的提高导致模式I和模式II加载条件下的层间分层断裂韧性均得到改善。最后，直接从实验结果推导的非线性内聚区模型（CZM）能够准确再现织物-CSM复合材料在不同温度下的模式I和模式II层间分层断裂行为。

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