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原文传递一种无需追踪裂纹的复合材料层间I型断裂韧性测试方法

专利名称：	一种无需追踪裂纹的复合材料层间I型断裂韧性测试方法
摘要：	本发明属于复合材料力学性能测试技术领域，涉及一种无需追踪裂纹的复合材料层间I型断裂韧性测试方法，本发明的测试方法基于I型层间断裂韧性计算的修正梁理论，利用分层长度和DCB试验件柔度的内在力学关系，建立了关于DCB试验件实时柔度的分层长度表达式和断裂韧性表达式；避免了分层测试中需要追踪层间裂纹，并实时记录当前载荷下分层长度的难题；适用于连续纤维增强聚合物基复合材料层板I型层间断裂韧性的测试，操作流程简单，便于实现工程应用；特别适用于连续纤维增强聚合物基复合材料层板，例如碳纤维、玻璃纤维、芳纶纤维等连续纤维增强的聚合物基复合材料。
专利类型：	发明专利
国家地区组织代码：	北京;11
申请人：	中国航发北京航空材料研究院
发明人：	王雅娜;王翔;陈新文;王海鹏;邓立伟;马丽婷;杨洋
专利状态：	有效
申请日期：	2019-07-22T00:00:00+0800
发布日期：	2019-11-19T00:00:00+0800
申请号：	CN201910665044.9
公开号：	CN110470534A
代理机构：	中国航空专利中心
代理人：	杜永保
分类号：	G01N3/08(2006.01);G;G01;G01N;G01N3
申请人地址：	100095 北京市海淀区北京市81号信箱科技发展部
主权项：	1.一种无需追踪裂纹的复合材料层间I型断裂韧性测试方法，所述的测试方法基于I型层间断裂韧性计算的修正梁理论，利用分层长度和DCB试验件柔度的内在力学关系，建立了关于DCB试验件实时柔度的分层长度表达式，如下：式中，a是分层长度，a0是初始分层长度，Δ是分层长度修正值；C0是分层起始时的柔度，a1是试验结束时的分层长度，C1是试验结束时的柔度。 2.根据权利要求1所述的复合材料层间I型断裂韧性测试方法，其特征在于：所述的分层起始时的柔度C0计算公式如下： C0＝d0/P0；式中，P0和d0是分层起始时的载荷和位移；试验结束时的柔度C1计算公式如下： C1＝d1/P1；式中，P1和d1是分层试验结束时的载荷和位移。 3.根据权利要求1所述的复合材料层间I型断裂韧性测试方法，其特征在于：所述I型层间断裂韧性值GIC公式如下：式中，a0是初始分层长度，P、d是载荷、位移数据，B是DCB试验件的宽度，C是测试过程中的变化的柔度，通过C＝d/P计算。 4.根据权利要求1所述的复合材料层间I型断裂韧性测试方法，其特征在于：所述的复合材料层间I型断裂韧性测试方法包含以下步骤：步骤一、制备复合材料0°单向板的双悬臂梁DCB试验件；步骤二、将DCB试验件装载到试验机上；对DCB试验件进行预加载，使其刚好开裂后卸载，取下DCB试验件，标记此时分层末端的位置，记录初始分层长度a0；步骤三、将DCB试验件重新装载到试验机上，以固定的位移速率对DCB试验件进行加载，当分层起始时，记录分层起始时的载荷P0和位移d0；步骤四、继续以不变的位移速率对DCB试验件加载，记录试验过程中载荷-位移数据，当记录的载荷-位移数据对个数满足计算要求时，停止试验，并取下试验件；步骤五、将卸载后闭合的DCB试验件重新张开，在放大镜下识别此时分层尖端的位置，标记该分层尖端，测量并记录此时的分层长度a1；步骤六、根据公式(2)，利用分层起始和试验结束时的载荷、位移和分层长度计算分层长度修正值Δ；步骤七、对试验过程中记录的分层起始后的载荷-位移数据进行筛选，每隔若干对数据取一个数据对，得到一组载荷-位移数据，然后利用这组载荷-位移数据，根据公式(3)，计算分层扩展过程中的断裂韧性值GIC；步骤八、根据公式(1)，估算每一对载荷-位移数据点下对应的分层长度a；步骤九、将计算得到的断裂韧性值GIC和分层长度a对应起来，得到复合材料I型分层扩展过程中的R曲线。 5.根据权利要求4所述的复合材料层间I型断裂韧性测试方法，其特征在于：步骤一中所述DCB试验件根据根据ASTM D 5528-13设计。 6.根据权利要求4所述的复合材料层间I型断裂韧性测试方法，其特征在于：步骤二中所述DCB试验件通过铰链式夹具装载到试验机上。 7.根据权利要求4所述的复合材料层间I型断裂韧性测试方法，其特征在于：步骤三中所述DCB试验件采用位移型模式进行加载测试。 8.根据权利要求4所述的复合材料层间I型断裂韧性测试方法，其特征在于：步骤五中使用楔形块使所述DCB试验件重新张开。
所属类别：	发明专利