基于数字图像相关的复合材料层间剪切力学性能参数测试方法

刘 刘,韩秀霞,郝自清,王雅娜

（1.北京理工大学 宇航学院,北京 100081；2.中国航发北京航空材料研究院 航空材料检测研究中心,北京 100095）

纤维增强复合材料（fiber reinforced polymer,FRP）因具有轻质高强的力学特性、热稳定性和耐腐蚀等一系列传统材料所无法比拟的优良性能，并具有可设计性强、可整体成型等优点，成为航空新材料重要的发展方向之一[1]。随着复合材料结构的广泛应用，越来越多的复合材料用于航空主承重结构和次承力结构，复合材料层板结构的面外尺寸逐步增大[2]。由于复合材料单向板的剪切行为主要由聚合物基体主导，聚合物基体通常表现强剪切非线性行为，因此厚截面复合材料层板在剪切加载过程中也存在明显的剪切非线性[3]。由基体主导的复合材料单向板层间剪切分层失效行为是厚截面复合材料层板结构的主要失效模式之一。为研究厚截面聚合物基复合材料结构复杂的变形机制和破坏行为，需要获得单向层板完整的力学性能[4]。完整的非线性层间剪切本构关系、性能参数和强度指标，是建立厚截面聚合物基复合材料结构力学行为模型的必要参数，对于厚截面复合材料结构许用载荷分析和预测尤为重要，因此亟待开展厚截面复合材料完整层间剪切非线性本构关系和强度指标测试研究。

传统的力学性能测试方法一般采用单向加载形式获得力学性能参数，通过建立加载过程中材料应力-应变关系获得材料的弹性模量、泊松比等线性力学性能参数。……