基于数字图像相关技术的弯曲试验测定纤维增强复合材料层间剪切性能研究

摘要整理

层板复合材料的层间性能测定目前主要采用几种直接测量技术：标准短梁试验（三点弯曲）和双梁剪切试验（五点弯曲）。这些试验方法仅能测定表观层间强度，无法获得完整的应力-应变行为。双梁剪切试验可计算剪切模量，但需提前通过三种额外试验测定四个平面内弹性性能。本研究对三点短梁试验、非标准四点弯曲试验和双梁剪切试验进行了对比，其中双梁剪切试验采用小跨厚比以使剪切加载成为主导。试验在单向碳纤维增强复合材料（CFRP-UD）对称铺层试样上进行。采用数字图像相关（DIC）技术进行光力学测量，以可视化剪切变形现象。本方法的创新之处在于利用DIC测定的剪切应变，其在试样厚度方向呈抛物线分布。通过DIC计算厚度方向的最大剪切应变，可完整描述应力-应变行为，重点关注弹性加载阶段以评估剪切模量。对三种试验方法测定的层间剪切强度和剪切模量进行了对比分析，并与层内剪切性能进行了关联。

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