成型工艺对复合材料I型断裂韧度的影响

陈星伊，　黎增山，　黄　骁，　寇哲君

(1.北京航空航天大学 航空科学与工程学院， 北京 100191；2.中航复合材料有限责任公司， 北京 101300)



成型工艺对复合材料I型断裂韧度的影响

陈星伊1，黎增山1，黄骁1，寇哲君2

(1.北京航空航天大学 航空科学与工程学院， 北京 100191；2.中航复合材料有限责任公司， 北京 101300)

采用双悬臂梁试验和假设检验的方法，对比分析了两种不同成型工艺对复合材料I型层间断裂韧度的影响，并采用有限元模型对这一过程进行了模拟。研究表明：硅橡胶软模成型试验件的I型断裂韧度均值略高于金属硬模成型试验件；而两种工艺试验件的I型断裂韧度方差不存在显著差异，且两种工艺成型的试验件的裂纹扩展过程相似。在试验的基础上建立了有限元模型，对裂纹扩展过程进行了模拟，与试验结果吻合良好，可以有效地预测裂纹扩展过程。

成型工艺；复合材料；界面；I型断裂韧度

复合材料由于其轻质高强的特点而广泛应用于航空航天领域。据统计资料显示，在复合材料的各种损伤破坏形式中，分层失效约占60%[1]，可以说这是复合材料最严重的破坏形式。分层损伤会显著降材料的强度和刚度[2]，因此复合材料的层间性能一直是国内外学者研究的重点。层间韧性作为层间性能的一项重要指标，受到越来越多的关注。

目前针对I型层间断裂韧度的研究方法主要是双悬臂梁试验与理论计算或有限元模拟相结合的方法。理论研究方法主要是利用Euler-Bernoulli梁理论以及Timoshenko梁理论进行简化。……