[发明专利]一种CFRP层板任意层间界面I型分层断裂韧度稳定值的预测方法

权利要求书

1.一种CFRP层板任意层间界面I型分层断裂韧度稳定值的预测方法，其特征在于：包括以下步骤：

步骤1，根据ASTM标准D5528-13设计并制造具有预定0°/0°和0°/90°分层界面的CFRP层板双悬臂梁DCB试验件；

步骤2，根据ASTM标准D5528-13的规定，对上述两种试验件开展静力载荷作用下的I型分层试验；

步骤3，采用基于修正梁理论的数据处理方法，确定上述两种试验件I型分层扩展过程中的断裂韧度数据，并分别确定两种试验件在分层扩展达到稳定扩展阶段时的断裂韧度稳定值G_I,Prop(0°,0°)和G_I,Prop(0°,90°)；

步骤4，将G_I,Prop(0°,0°)和G_I,Prop(0°,90°)数据带入一个以分层界面角度为自变量的CFRP层板I型分层断裂韧度稳定值的理论公式，获得90°铺层层内损伤及其引起的纤维桥联所消耗的断裂功G(90°)；所述步骤4采用的一个以分层界面角度为自变量的CFRP层板I型分层断裂韧度稳定值的理论公式具有如下形式：

G_I,Prop(θ₁,θ₂)＝G_I,Prop(0°,0°)+G(90°)[sin(|θ₁|)+sin(|θ₂|)]

其中，G_I,Prop(θ₁,θ₂)是具有任意分层界面角度θ₁/θ₂的层间界面I型分层的断裂韧度稳定值，θ₁和θ₂分别表示临近分层界面的上、下两个铺层的铺层角；

步骤5，利用获得的G(90°)和G_I,Prop(0°,0°)数据，以及上述以分层界面角度为自变量的CFRP层板I型分层断裂韧度稳定值的理论公式，对任意分层界面角度情形下CFRP层板I型分层的断裂韧度稳定值进行预测。

2.根据权利要求1所述的一种CFRP层板任意层间界面I型分层断裂韧度稳定值的预测方法，其特征在于：CFRP层板是采用T800碳纤维/环氧树脂CYCOM X850的单向带预浸料制成的。

3.根据权利要求1所述的一种CFRP层板任意层间界面I型分层断裂韧度稳定值的预测方法，其特征在于：步骤1设计、制造的具有预定0°/0°和0°/90°分层界面的CFRP层板DCB试验件分别具有如下两种铺层顺序：0°₁₂//0°₁₂和(0°/+45°/-45°/90°)₃//(0°/+45°/-45°/90°)₃。

4.根据权利要求1所述的一种CFRP层板任意层间界面I型分层断裂韧度稳定值的预测方法，其特征在于：步骤3采用的计算I型分层断裂韧度的方法是一种基于修正梁理论的方法，根据修正梁理论，I型分层的断裂韧度G_Ic可表示为：

其中，P是试验中的加载载荷，d是加载端的位移，B是试验件的宽度，a是分层长度，△是分层长度修正量，采用基于实测柔度C＝d/P的分层长度修正方法获得，具体实施方法是，对试验测得的C^1/3～a数据进行线性拟合，以拟合直线在横轴上截距的绝对值作为分层长度的修正量Δ。

5.根据权利要求1所述的一种CFRP层板任意层间界面I型分层断裂韧度稳定值的预测方法，其特征在于：步骤3确定的两种试验件在分层扩展达到稳定扩展阶段时断裂韧度稳定值G_I,Prop(0°,0°)和G_I,Prop(0°,90°)的方法是采用如下式所示的R曲线理论公式，对分层扩展过程中获得的断裂韧度数据进行拟合：

其中， 表示一种特殊的运算法则：G_Ic(△a)表示随分层扩展长度变化的I型分层断裂韧度，l_bz表示纤维桥接区域的长度，G_I,Prop是I型分层断裂韧度稳定值，G_I,Init是I型分层断裂韧度初始值，△a表示分层扩展长度，为实测分层长度a与预埋分层长度a₀之差，即△a＝a-a₀。