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復合材料能量釋放率測試目的

作者:lfb 時間:2022-10-26 來源:互聯網

  能量釋放率(Energy release rates )作為斷裂力學特征值在復合材料的表征中起著重要作用。該特征值被定義為在已知距離上傳播裂紋所需的每單位表面能量。測試結果得到的是描述層壓板裂紋擴展靈敏度的值。
  在測量過程中,需要對負載應用的類型進行區分:
  模式I:開裂(crack opening)
  模式II:平面內剪切(in-plane shear)
  模式III:橫向于層壓板平面的扭轉載荷(torsional loading transverse to the laminate plane)
  其中,模式I中能量釋放率的測量是*常用的,ISO、ASTM和EN標準等中都有描述.ASTM描述了一種混合模式方法,它是模式I和模式II的組合,具有可變的模態比例。
  模式I類型的測量
  模式I能量釋放率通常用DCB(雙懸臂梁)試樣測量。這里使用的試樣在平面內方向上有一個裂紋,例如,在層壓過程中插入的塑料箔會產生裂紋。負載可以通過固定在縫隙中的負載塊、鉸鏈或特殊支架施加。
  在試驗過程中,以十字頭行程測量裂紋開度,并通過試件腿變形量進行修正。引入的能量是通過變形測量力的積分來計算的。裂紋擴展在試件側面被直觀地記錄下來。
  裂紋長度可由機器操作員手動計算,操作員可使用放大鏡查看試樣的標記面。為了更好地實現測量的可追溯性,使用了數字放大鏡,隨著裂紋的發展,放大鏡沿著試樣進行引導,并記錄測量的視頻。
  該視頻與測試曲線逐幀同步,這意味著測試可以在完成后進行驗證,并在必要時進行校正。根據使用的標準不同,測試順序和評價也不同。
  有關該測試的主要標準包括ISO 15024、ASTM D5528、AITM 1-0005、AITM 01-0053、波音BSS 7273、CRAG方法600、NASA方法RP 1092 ST-5、ESIS TC 4等。
  模式II類型的測量
  模式II載荷可在彎曲試驗和帶缺口試樣的拉伸和壓縮試驗中應用和測量。模式II能量釋放率的測量被標準化為彎曲試驗。彎曲試驗中產生的剪切應力用于擴展裂紋。
  試樣用單端缺口彎曲(single end notch bending,SENB)表示,但端缺口彎曲度(end notch flexure,ENF)也是常用術語。撓度是通過十字頭行程(校正剛度)或使用一個位移傳感器中心連接進行測量的。
  裂紋起裂點的特征是*大力。測量結束時,將試樣在液氮中冷卻,然后完全破碎,以測量斷裂表面。
  混合模式彎曲(MMB)
  混合模彎曲可以在單向層合板上測量。I型和II型相結合,其中末端加載支架的位置決定了I型和II型的對應比例。
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