纤维增强复合材料断裂韧性光弹性实验地研究

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1、万方数据论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写的研究成果。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。本声明产生的法律后果由本人承担。论文作者签名：墨塑窒2日期：关于论文使用权的说明本人完全了解太原科技大学有关保留、使用学位论文的规定即：学校有权保留所送交的论文，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文，允许论文被查询和借阅，以学术交流为

2、目的，学校可以公布论文内容。保密论文除外。签名：——互薛亟童L一导师签名：日期：洫f(：j：塑万方数据中文摘要中文摘要纤维增强复合材料在现代工程结构中已得到广泛应用，但由于复合材料在受载前就具有各种各样的初始缺陷及损伤，而这些缺陷(裂纹)的存在势必影响复合材料结构的失效强度。因此测量复合材料断裂韧度是复合材料断裂力学的重要内容，也是了解复合材料抗断裂性能的重要手段。本文参考金属材料平面应变断裂韧度K。r试验方法(GB／T4161．2007)，采用三点弯曲实验与光弹实验相结合，对单向玻璃纤维／环氧复合材料

3、在裂纹与纤维方向垂直时的断裂韧度进行测试。采用CA．CPE．3000图像采集卡及MINTRONMTV-8055MK．II彩色CCD进行光弹图像连续采集。本实验可以直接观察试件裂纹开裂过程，结合P．v曲线，可以识别材料开裂临界点，得到了较好的实验结果。通过对断口边缘观察可知断裂后为平断口，裂纹的扩展基本上是在平面应变状态下进行的，而对裂尖的观察可知材料没有发生塑性变形，满足小范围屈服的条件，因此可以获得稳定的断裂韧度值。通过实验观察到，裂纹沿纤维方向开裂，并非沿原裂纹线方向开裂，纤维和基体的界面阻止裂纹扩

4、展，此后的光弹图像不再能正确反映裂纹尖端附近的应力场。三点弯曲实验结合光弹性贴片实验，可以实测裂纹尖端附近应力场变化及裂纹开裂临界状况，并有效地判断裂纹开裂点。通过有限元计算及实验数据的分析，可以用施力点的位移替代裂纹张开位移绘制P．V曲线，进而计算材料沿纤维方向裂纹扩展能量释放率G及断裂韧性K，，此方法是一种直接有效的测试方法。对复合材料断裂韧性的测试少有文献报道，本文侧重实验方法研究，其结果还有待大量实验来验证。关键词：纤维增强复合材料；断裂韧性；三点弯曲；光弹性贴片；数字图像处理。万方数据纤维增强

5、复合材料断裂韧性光弹性实验研究II万方数据ABSTRACTFiberreinforcedcompositematerialshavewideapplicationsinmodernengineeringstructures，butthereareavarietyofinitialdefectsanddamagebeforeloaded，whichaffectsthefailurestrengthofcompositestructuresbadly．Therefore，tomeasurethefractu

6、retoughnessofcompositematerialsiSanmaincontentforfracturemechanicsofcompositematerials，andalsoanimportantmeansofunderstandingthefracturepropertiesofcompositematerials．Withreferencetothestandard(GB／T4161—2007)，fracturetoughnessofcrackperpendiculartothefib

7、erswastestedusingthree—pointbendingtestandthephotoelasticcoatingmethod．BasedonCA—CPE一3000imageacquisitioncardandMINTRONMTV一8055MK．IIcolorCCD，continuousacquisitionofphotoelasticimagewasrealized．ThecrackingprocessCanbedirectlyobservedandthecrackingcritical

8、pointofmaterialcanbeidentifiedwithP．Vcurve．Theexperimentalresultsshowtheeffectivenessofthismethod．Thefractureedgeisflatandthecrackhasbeenpropagatedundertheconditionofplanestrain．Nearthecracktip，thematerialhasnoplasticdefor