1.范圍

本標準規定了用雙懸臂梁(DCB)試樣測定單向纖維增強塑料復合材料的Ⅰ型層間斷裂韌性(臨界能量釋放率)GIc的方法。

本標準適用于碳纖維增強和玻璃纖維增強的熱固性和熱塑性復合材料。

2.規范性引用文件

下列文件對于本文件的應用是必不可少的。凡是注日期的引用文件,僅注日期的版本適用于本文件。凡是不注日期的引用文件,其*新版本(包括所有的修改單)適用于本文件。

GB/T 2918-1998 塑料試樣狀態調節和試驗的標準環境(idt ISO 291:1997)

ISO 1268(所有部分) 纖維增強塑料 試驗板制備方法(Fibre-reinforced plastics-Methods of producing test plates)

ISO 4588:1995 膠粘劑 金屬表面預處理指南(Adhesives-Guidelines for the surface preparation of metals)

ISO 5893 橡膠和塑料試驗機拉伸、彎曲和壓縮型(恒速轉動) 技術指標(Rubber and plastics test equipment——Tensile,flexural and compression type(constant rate of traverse)-Description)

3.術語和定義

下列術語和定義適用于本文件。

3.1 Ⅰ型層間斷裂韌性 mode I interlaminar fracture toughness

臨界能量釋放率 critical energy release rate

GIC

在Ⅰ型張開載荷下,單向纖維增強聚合物基復合材料層合板對分層裂紋起始及擴展的阻抗。

注:用J/m2來計量。

3.2 Ⅰ型裂紋開裂 mode Ⅰcrack opening

由垂直施加于雙懸臂梁試樣分層平面的載荷而引起的裂紋開裂模式,如圖1所示。

3.3 NL點 NL point

載荷位移曲線上的線性偏離點,如圖2所示。

3.4 VIS點 VIS point

在試樣邊緣目測到的分層起始點,在圖2中的載荷位移曲線上標出。

3.5 5%/MAX點 5%/MAX point

試樣加載時,下列兩種情況中**出現的點:

a) 從初值(C0)處的柔度增加至5%的點(C5%),如圖2所示;

b) *大載荷點,如圖2所示。

3.6 PROP點 PROP point

在載荷-位移曲線上,嵌入物頂端或裂紋發生器以外的,分層長度非連續增加的點,不考慮裂紋被終止的點,如圖2所示。

3.7 分層-阻力曲線 delamination-resistance curve

R曲線 R-curve

GIc的交繪圖,對于Ⅰ型裂紋開裂的初始以及隨后的擴展值作為分層長度的函數(見第10章)。

4.原理

Ⅰ型雙懸臂梁試樣(DCB),如圖1所示,用來測定纖維增強塑料復合材料的臨界能量釋放率GIc或層間斷裂韌性。本測試方法僅限于0°單向鋪層(參見附錄B.1)。對于Ⅰ型斷裂韌性,GIc值在裂紋出現以及隨后的擴展過程中衰減。分層-阻力曲線或R-曲線是以GIc作為分層長度的函數為基礎來繪制的。

本測試方法的目的是測定被測復合材料裂紋開始擴展時的初值。分層一般發生在復合材料結構中不同鋪層方向層的層間。然而,在DCB測試方法中,分層裂紋在相同的0°單向層間增長,因此在初始分層裂紋形成后會引起纖維橋接。纖維橋接是DCB測試中的人為現象,不代表被測的復合材料。在大分層長度情況下,GIc達到恒定值之前,纖維橋接是導致R-曲線上升的主要因素。

在恒定速率下,通過加載塊或琴式鉸鏈使裂紋擴展載荷垂直于分層平面而施加到DCB試樣。在雙臂梁試樣的中間層預埋一層薄的、無粘性的薄膜作為初始分層,如圖3所示。對試樣進行加載,一旦裂紋從嵌入物前端處發生擴展,立即卸載。此時的裂紋稱為試樣的預制裂紋。監視分層穩定增長的起始,記錄分層從開始及擴展的讀數。R-曲線是由嵌入物和Ⅰ型預制裂紋的初始值及其擴展來繪制的。在某些規定的環境下(見9.2.7),可以采用一個可選的楔形塊預制裂紋方法,但不推薦使用。

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