基于线弹性断裂力学ABS树脂断裂行为分析表征

王凯歌,曹新鑫,吴梦林,白玉峰,何小芳

(河南理工大学 材料科学与工程学院，河南焦作 454000)

0 前言

丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物(ABS)是目前产量最大的通用塑料之一，具有优异的力学性能和表面硬度、较高的强度和表面光泽度，被广泛应用于汽车、家电、包装、建筑等行业[1-3]。ABS 树脂有良好的抗冲击强度，材料发生断裂时，基体可以吸收更多的能量，阻止断裂，在特定实验条件下缺口冲击强度可用来表征材料的断裂韧性，反映材料断裂时的力学行为。

线弹性断裂力学(LEFM)理论是断裂力学的一个重要分支，可以作为判断裂纹扩展的准则[4]。当对材料施加的外应力在其弹性范围内，且裂纹前端塑性区很小时，可用LEFM理论分析材料的形变和裂纹发展情况。LEFM的基本理论包括：Griffith理论，即能量释放率理论，考虑裂纹前端发展时能量的变化，认为裂纹发展的动力是材料在裂纹发展中所释放的弹性应变能，用于补偿产生新裂纹表面所需要的能量[5-6]；Irwin理论，即应力强度因子理论，认为材料发生断裂是由于材料受到的外应力强度超过材料本身所能承受的载荷，因而发生断裂[7]。

笔者通过对ABS树脂进行缺口冲击实验得到数据，运用LEFM理论分析材料的冲击韧性与材料形状(跨距、厚度、宽度、缺口深度、缺口半径)的关系，进而表征材料抵抗外界冲击的能力大小。

1 实验材料及方法

1.1 原料及仪器设备

ABS树脂,PA-747,台湾奇美股份有限公司；

塑料注塑成型机,XC-90注射成型机，西昌科技有限公司；

缺口制样机,WZY-240万能制样机，北京智德创新仪器设备有限公司；……