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亚麻/玻纤/环氧树脂混杂复合材料的模式II层间断裂韧性:实验与数值研究

Mode II Interlaminar Fracture Toughness of Flax/Glass/Epoxy Hybrid Composite Materials: An Experimental and Numerical Study

Wilfred Stephen Ekeoseye, Kamal Kolasangiani, D. C. D. Oguamanam, Habiba Bougherara · Toronto Metropolitan University
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期刊 / 来源Journal of Natural Fibers
卷/期/页19 / 11 / 4286-4300
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关键词:亚麻/玻纤混杂复合材料模式II层间断裂韧性虚拟裂纹闭合技术内聚区模型纤维桥接分层扩展

摘要整理

本研究通过实验和数值模拟方法系统研究了亚麻/玻纤/环氧树脂混杂层板的模式II层间断裂韧性特征。选取三种不同铺层序列的混杂复合材料进行对比分析:混杂I型[0°G/0°F]8S、混杂II型[04G/04F]S和混杂III型[04G/(90/0)2F]S。通过端部缺口弯曲试验(ENF)获得的实验结果表明,混杂I型复合材料的模式II断裂韧性和弯曲强度均显著高于混杂II型和III型。这主要归因于混杂I型中亚麻层与玻纤层界面处存在的纤维桥接效应。在混杂II型和III型中观察到亚麻/环氧树脂中面层间存在二次分层扩展现象,导致其模式II断裂韧性和弯曲强度明显降低。数值模拟采用虚拟裂纹闭合技术(VCCT)和内聚区模型(CZM)进行计算。结果表明两种方法均能准确预测混杂I型复合材料的模式II层间断裂韧性,但对混杂II型和III型的预测值明显偏高,这是由于二次分层扩展现象的存在所致。研究结果为混杂复合材料的设计优化和性能评估提供了重要参考。

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