表面淺裂紋損傷后碳纖維增強樹脂復合材料層合板斷裂強度研究

編號：CYYJ04083

篇名：表面淺裂紋損傷后碳纖維增強樹脂復合材料層合板斷裂強度研究

作者：王斌華 王澤錕 房宣衡 劉昌盛

關(guān)鍵詞： 碳纖維增強樹脂復合材料 邊界效應模型 淺裂紋 抗拉強度 斷裂韌性

機構(gòu)： 長安大學道路施工技術(shù)與裝備教育部重點試驗室 山河智能裝備股份有限公司

摘要： 在實際服役環(huán)境下,碳纖維增強樹脂復合材料(CFRP)結(jié)構(gòu)表面容易出現(xiàn)淺劃痕損傷,如何評估損傷后CFRP結(jié)構(gòu)的承載性能是關(guān)注的焦點�；�于邊界效應模型(BEM)研究了CFRP板出現(xiàn)表面淺裂紋后的斷裂強度,提出了一種CFRP表面定量深度淺裂紋的預制方法,較準確地制備了包含表面淺裂紋的試件;完成了三點彎曲準靜態(tài)成組試驗,在金相顯微鏡下對裂尖損傷區(qū)的斷裂特征進行觀測,建立了裂紋尖端損傷區(qū)量化評價方法。研究結(jié)果表明:通過標定試驗確定了試驗機分別施加300,450,600 N的壓力載荷后,CFRP層合板試件表面可形成平均深度約為0.10,0.14,0.18 mm的淺裂紋;完成了邊裂紋試件的三點彎曲斷裂試驗,通過裂紋擴展觀測和成組試驗數(shù)據(jù)的擬合分析,確定了反映裂尖損傷區(qū)分布范圍的參數(shù)β和斷裂參數(shù)C的最優(yōu)取值,分別為β=0.27,C=0.47,實現(xiàn)了CFRP表面微裂紋損傷后斷裂強度的評價,并且擬合分析與直接拉伸試驗的抗拉強度對比偏差為4.59%,驗證了BEM模型的合理性;基于BEM模型,建立了CFRP層合板斷裂強度預測的解析方程,以便于實際工程應用。