碳纤维增强层板复合材料断裂模式和分层行为的实验研究

摘要整理

层板复合材料在面内方向表现优异，但面外性能较差。层间损伤（分层）是复合材料层板的主要失效问题。本文分析了斜纹织物碳纤维增强复合材料（CFRP）层板的Ⅰ型和Ⅱ型断裂实验测试结果。按照ASTM D5528标准，采用改进梁理论（MBT）、柔度标定法和编码柔度标定法三种方法测定了复合材料Ⅰ型断裂韧性。按照ASTM D7905标准，采用柔度标定法和基于柔度的梁法（CBBM）两种方法测定了Ⅱ型断裂韧性。实验结果表明，复合材料Ⅰ型断裂韧性测试中存在明显的粘滑现象。MBT方法得到的Ⅰ型断裂韧性初始值和扩展值分别为0.533 KJ/m²和0.679 KJ/m²。与行业标准ASTM方法相比，MBT方法在测定Ⅰ型断裂韧性时具有高度的兼容性。CBBM方法得到的Ⅱ型断裂韧性值为：未预制裂纹试样1.65 KJ/m²，预制裂纹试样1.4 KJ/m²。CBBM方法具有良好的Ⅱ型断裂韧性评估效果，其优势在于分层扩展过程中无需实时监测裂纹长度即可获得断裂韧性值。

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