熟悉Abaqus內(nèi)嵌的二維hashin漸進(jìn)失效模型的同學(xué)都知道，在判斷損傷起始以后，需要依據(jù)材料的斷裂韌性對(duì)剛度進(jìn)行退化，如下圖所示。

上述表格中的數(shù)據(jù)即為材料不同方向拉壓開裂時(shí)的斷裂韌性，在Hashin漸進(jìn)失效模型中，四個(gè)斷裂韌性的數(shù)值分別用于求解四個(gè)失效位移值，如下圖所示。

以纖維方向拉斷為例，Gft為纖維方向拉斷對(duì)應(yīng)的斷裂韌性，XT為單向板0°方向的拉伸強(qiáng)度，根據(jù)這兩項(xiàng)就可以推出其失效位移為：

一般的，對(duì)于基體的斷裂韌性我們可以通過雙懸臂梁實(shí)驗(yàn)（DCB實(shí)驗(yàn)，參見標(biāo)準(zhǔn)ASTM5528）來測(cè)得I型斷裂韌性。或者通過ENF試驗(yàn)來測(cè)得II型斷裂韌性。

DCB實(shí)驗(yàn)示意圖

ENF實(shí)驗(yàn)示意圖

目前在文獻(xiàn)或者試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)中看到的都是針對(duì)基體或者界面的測(cè)試方法，很少有人去測(cè)試垂直纖維方向斷裂時(shí)的斷裂韌性。

本文將簡(jiǎn)單介紹一下沿纖維方向斷裂時(shí)的斷裂韌性測(cè)試方法，文獻(xiàn)中能夠查找到的大多都是基于CT和CC試樣，下圖所示是拉伸斷裂時(shí)的斷裂韌性測(cè)試方法及建議的試件尺寸，其參考的試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)是ASTM E399。

CT試樣示意圖

類似的，當(dāng)測(cè)試壓縮斷裂韌性時(shí)，采用CC試樣，其參考試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)是ASTM E1820，如下圖所示。

CC試樣示意圖

纖維方向開裂時(shí)的斷裂韌性一般要遠(yuǎn)大于基體開裂時(shí)的斷裂韌性，例如，文獻(xiàn)中的纖維拉伸斷裂韌性大約在50-150N/mm之間，而基體斷裂韌性大約在0.2-1.5N/mm之間，相差可以達(dá)百倍。

上述實(shí)驗(yàn)在實(shí)際操作過程中是很容易失敗的，因?yàn)榛w強(qiáng)度很低，即使按照試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)建議的尺寸加工試件，在測(cè)試時(shí)，有可能會(huì)出現(xiàn)裂紋90°拐折，導(dǎo)致測(cè)不出纖維拉斷或壓斷時(shí)的斷裂韌性，因此對(duì)試件的加工要求很高，感興趣的可以嘗試一下，國(guó)內(nèi)測(cè)試這類數(shù)據(jù)的還是很少的。

近期的材料力學(xué)性能數(shù)據(jù)庫中收錄的部分材料中有一些是有纖維方向斷裂韌性的，歡迎大家點(diǎn)擊“材料庫”菜單查閱。

文章轉(zhuǎn)載自“復(fù)合材料力學(xué)”微信公眾號(hào)，原文鏈接如下：

復(fù)合材料纖維方向斷裂韌性的測(cè)量方法