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統(tǒng)計圖7中3種試件的拉伸強度和破壞應(yīng)變數(shù)據(jù)可知，當(dāng)加載模式由準(zhǔn)靜態(tài)逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)楦邞?yīng)變率加載時，試件斷裂失效模式由脆性斷裂逐漸向韌性斷裂轉(zhuǎn)變。圖7 玻璃纖維方向不同的玻璃纖維增強 PC 復(fù)合材料在不同應(yīng)變率下的工程應(yīng)力-工程應(yīng)變曲線在同一應(yīng)變率下，玻璃纖維方向為 0°的試件的拉伸強度高于另外兩種試件，而破壞應(yīng)變低于其他兩種試件。

宏觀斷裂力學(xué)根據(jù)材料的類型分為線彈性斷裂力學(xué)和彈塑性斷裂力學(xué)，前者針對脆性材料和小范圍屈服假設(shè)下的塑性材料，后者則關(guān)注大范圍屈服下的塑性斷裂問題。線彈性斷裂力學(xué)由英國科學(xué)家格里菲斯首創(chuàng)，他在1920年提出基于能量平衡的斷裂準(zhǔn)則并用以描述理想脆性材料（如玻璃）的斷裂過程。

斷裂現(xiàn)象可以通過計算相場的演化來模擬，包括裂紋擴展、裂紋分支和裂紋相互作用等。斷裂相場模型的優(yōu)點在于能夠捕捉到裂紋擴展的非線性和多尺度特性，并且不需要預(yù)先指定裂紋的路徑和形狀。它可以應(yīng)用于不同類型的材料，包括金屬、陶瓷、玻璃等，并且可以預(yù)測材料的強度、韌性和斷裂模式等。在Abaqus中，UEL斷裂相場程序是一種基于相場理論的有限元模型，可以模擬固體材料中的裂紋擴展和斷裂行為。

建議客戶在成型工藝過程中盡量避免材料與玻璃水接觸，避免出現(xiàn)塑料制件受侵蝕而斷裂的情況。

01 應(yīng)用背景 斷裂力學(xué)是研究含裂紋物體的強度和裂紋擴展規(guī)律的科學(xué)，固體力學(xué)的一個分支，又稱裂紋力學(xué)，起源于20世紀(jì)20年代A.A.格里菲斯對玻璃低應(yīng)力脆斷的研究。其后，國際上發(fā)生了一系列重大的低應(yīng)力脆斷災(zāi)難性事故，促進(jìn)了這方面的研究，并于50年代開始形成斷裂力學(xué)。

玻璃纖維的外殼通常會很干凈，但纖維末端，如果它只是被折斷，仍然會有不規(guī)則的形狀。因此，我們需要一些方法來獲得一個好的表面——通常是一個平面，它垂直于纖維軸，或者有時具有其他一些角度。制備干凈末端的最常用方法是切割。本質(zhì)上，這意味著裸光纖玻璃的受控斷裂。一種方法是在對纖維施加一定的張力或彎曲之前或同時在纖維的側(cè)面制作一個微小的劃痕，例如用鋒利的金剛石、碳化物或陶瓷刀片。

格里菲斯理論 為研究材料內(nèi)部含有裂紋對材料強度有多大影響，上世紀(jì)20年代的格里菲斯首先研究了含裂紋的玻璃強度，并得出斷裂能量的關(guān)系： 這就是著名的格里菲斯斷裂判據(jù)，其中，G 為裂紋尖端能量釋放率，γs 是表面自由能（材料每形成單位裂紋面積所需能量）。由此關(guān)系可得格里菲斯裂紋應(yīng)力和裂紋尺寸關(guān)系： 式中，a為裂紋長度。

試片在出現(xiàn)屈服之后的斷裂稱之為韌性斷裂，試片在屈服后出現(xiàn)了較大的應(yīng)變，如果在試樣斷裂前停止拉伸，除去外力，試片的大形變已無法完全回復(fù)，但是如果讓試片的溫度升到玻璃化溫度Tg附近，則可發(fā)現(xiàn)，形變又回復(fù)了。這是一種高彈形變，從微觀上看，屈服點以后材料的大形變主要是分子鏈段運動，即在大外力的幫助下，本來被凍結(jié)的鏈段開始運動，高分子鏈的伸展提供了材料的大形變。

常見纖維耐磨性能高低順序如下：錦綸>丙綸>維綸>乙綸>滌綸>腈綸>氯綸>羊毛>蠶絲>棉>麻>富強纖維>銅氨纖維>粘膠>醋酯纖維>玻璃纖維。

打開緊挨在第二個 CB 之前的曲面的厚度單元的“求解”選項（該 CB 當(dāng)前厚度為 -2），然后在求解 對話框中選擇： 請注意，位置求解允許我們回過任意數(shù)量的曲面，直到到達(dá)第一個坐標(biāo)斷裂，然后在第二個 CB 的厚度上放置一個拾取求解，該解獲取位置求解的值并將其乘以 -1。現(xiàn)在更改兩個 CB 表面之間的玻璃表面厚度。

板材與型材行業(yè)：檢測人造板（如膠合板、纖維板）、金屬板材、塑料板材的抗彎性能，確保其在家具制造、裝飾裝修、設(shè)備外殼制作等場景下，能承受自身重量或外部彎曲力而不發(fā)生斷裂。例如，家具用板材的抗彎測試可避免桌面、柜體因受力彎曲而變形。 復(fù)合材料領(lǐng)域：復(fù)合材料（如碳纖維復(fù)合材料、玻璃纖維增強復(fù)合材料）因具有高強度、輕量化的特點，廣泛應(yīng)用于航空航天、新能源等領(lǐng)域。

打開緊挨在第二個 CB 之前的曲面的厚度單元的“求解”選項（該 CB 當(dāng)前厚度為 -2），然后在求解 對話框中選擇： 請注意，位置求解允許我們回過任意數(shù)量的曲面，直到到達(dá)第一個坐標(biāo)斷裂，然后在第二個 CB 的厚度上放置一個拾取求解，該解獲取位置求解的值并將其乘以 -1。現(xiàn)在更改兩個 CB 表面之間的玻璃表面厚度。

燒結(jié)助劑MgO的加入會在Al2O3陶瓷晶界產(chǎn)生玻璃相，有助于降低燒結(jié)溫度和提高陶瓷致密性，但是較高比例的玻璃相會降低材料的力學(xué)強度。通過降低MgO的含量，減少玻璃相的比例，同時采用熱等靜壓工藝，提高了材料密度，并將α-Al2O3平均晶粒尺寸減小至2.5μm，從而大幅度提供了材料的彎曲強度和斷裂韌性。

打開緊挨在第二個 CB 之前的曲面的厚度單元的“求解”選項（該 CB 當(dāng)前厚度為 -2），然后在求解 對話框中選擇：請注意，位置求解允許我們回過任意數(shù)量的曲面，直到到達(dá)第一個坐標(biāo)斷裂，然后在第二個 CB 的厚度上放置一個拾取求解，該解獲取位置求解的值并將其乘以 -1。現(xiàn)在更改兩個 CB 表面之間的玻璃表面厚度。

該子程序?qū)Ｓ糜陬A(yù)測纖維增強復(fù)合材料（如碳纖維、玻璃纖維層合板）的漸進(jìn)失效行為，適用于航空航天結(jié)構(gòu)（機翼蒙皮、整流罩）、新能源汽車電池包防護(hù)結(jié)構(gòu)、風(fēng)電葉片等領(lǐng)域的強度分析與失效預(yù)測。其優(yōu)勢在于精確模擬從初始彈性響應(yīng)、塑性變形到最終斷裂的全過程，尤其擅長處理沖擊載荷、復(fù)雜應(yīng)力狀態(tài)下的損傷演化問題。

增韌劑玻璃化轉(zhuǎn)變溫度的影響——一般彈性體的玻璃化溫度越低，增韌效果越好；④. 增韌劑與基體樹脂界面強度的影響——界面粘結(jié)強度對增韌效果的影響不同體系有所不同；⑤. 彈性體增韌劑結(jié)構(gòu)的影響——與彈性體類型、交聯(lián)度等有關(guān)。

20世紀(jì)20年代，Griffith[1]通過對飛機玻璃中破裂和流動現(xiàn)象的研究，提出裂紋是否擴展可由一個熱力學(xué)條件決定，奠定了斷裂力學(xué)的基礎(chǔ)。根據(jù)Griffith的表述，裂紋的擴展釋放了表面牽引力，造成了狀態(tài)的不平衡，根據(jù)最小勢能原理，勢能會減少以及表面能增加，勢能的變化與內(nèi)能的釋放和外部載荷做功有關(guān)。

纖維結(jié)構(gòu)破損包括纖維斷裂、纖維脫粘、纖維拔脫等形式。全面利用纖維強度時，必須確保纖維長度長於所謂的臨界纖維長度。對於PP和玻璃構(gòu)成的纖維/基材復(fù)合材料，臨界纖維長度（LC）的相應(yīng)文獻(xiàn)值為1.3毫米~3.1毫米。采用特別偶聯(lián)劑，可產(chǎn)生高達(dá)0.9毫米的數(shù)值。 可根據(jù)實際纖維長度和臨界纖維長度之間的比例推斷纖維基材偶聯(lián)的質(zhì)量。如果部件的實際纖維長度大於臨界纖維長度，則纖維易於斷裂。

此時，拉伸應(yīng)力集中，來不及分散，當(dāng)某處超過極限應(yīng)力，即產(chǎn)生脆性斷裂，在破壞截面上，同時發(fā)生拉斷，在截面上出現(xiàn)較大的光滑區(qū)域，這種破壞稱之脆性破壞。 2、溫度和網(wǎng)構(gòu)對橡膠拉斷破壞現(xiàn)象的影響 溫度對橡膠拉伸斷裂現(xiàn)象也有很大影響。在玻璃化溫度Tg以上，高彈性溫度范圍，較慢的拉伸速度下，拉斷截面表現(xiàn)有大面積的粗糙區(qū)域。

壓縮蠕變測試標(biāo)準(zhǔn) ASTM E139-11：標(biāo)準(zhǔn)蠕變、應(yīng)力斷裂試驗方法，適用金屬材料 ISO 204:2018：非金屬材料高溫蠕變測定規(guī)范 GB/T 2039-2012：金屬拉伸蠕變及持久試驗方法 ASTM D2990-17：塑料蠕變和蠕變斷裂測試標(biāo)準(zhǔn) JIS R 1611:2010：精細(xì)陶瓷高溫彎曲蠕變試驗方法