位移速率对碳纤维/环氧树脂层合板混合型I/II脱层的影响

摘要整理

混合型脱层是复合材料的常见失效模式，但在低冲击加载条件下的研究相对缺乏。本文研究了位移速率对单向碳纤维/环氧树脂复合材料混合型I/II脱层的影响。采用单腿弯曲试验（SLB），在位移速率为1、10、100和500 mm/min的条件下进行测试。实验结果表明，混合型I/II断裂韧性与位移速率无关。扫描电子显微镜观察显示，在1、10和100 mm/min速率下，剪切尖端更为明显；而在500 mm/min速率下，基体碎屑显著增加。提出的三维速率相关断裂准则能够很好地预测断裂韧性。内聚区模型（CZM）数值模拟表明，较低的数值峰值载荷源于较低的损伤耗散能。此外，理论与数值牵引-分离响应存在显著差异，这也反映在数值相位角的变化上，表明局部混合型比例在整个模拟过程中并非恒定。研究结果为复合材料脱层失效的速率相关性评估提供了重要参考。

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