[发明专利]一种测试圆弧形复合材料II型层间裂纹的测试方法

说明书

本发明属于复合材料失效分析技术领域，具体涉及一种测试圆弧形复合材料II型层间裂纹的测试方法，包括以下步骤：制样，使圆弧形复合材料试样中形成预制裂纹；在圆弧形复合材料试样的圆弧截面制作不连续的散斑；对圆弧形复合材料试样进行压缩试验；获取圆弧形复合材料试样压缩时的裂纹附近应变检测数据；根据应变检测数据生成应变变化曲线；获取圆弧形复合材料试样压缩过程中应力检测数据；根据应变变化曲线分析圆弧形复合材料试样裂纹附近的应变变化；建立应力‑应变曲线，根据应力‑应变曲线分析不同结构抗剪切能力。本发明可直接观测圆弧形复合材料II型层间裂纹的扩展过程，获得圆弧形复合材料在抗压缩时裂纹的抗扩展性能。

技术领域

本发明属于复合材料失效分析技术领域，具体涉及一种测试圆弧形复合材料II型层间裂纹的测试方法。

背景技术

纤维增强复合材料是一种由多层材料铺设而成的结构材料，特别是圆弧形复合材料，在受到沿圆弧法向的剪切力后，沿复合材料层间开裂，所形成的裂纹称为II型层间裂纹，该会造成复合材料分层，对力学性能造成极大的损伤，为此测试圆弧形复合材料的II型层间裂纹损伤过程与损伤阈值，是开展其失效机理研究的重要工作。

在开展此类测试时，一般测试对象是层合板型复合材料试样，采用垂直于层合板的方向拉伸后获得试样的抗剪切性能，但对于圆弧形试样而言，在受拉条件下，弧面的内、外侧的应力不均匀，且裂纹扩展的过程不能直观表达出来，而这对复合材料的损伤研究非常重要，因此需要建立一套适用于圆弧形复合材料试样的II型层间裂纹测试方法。

发明内容

本发明为了解决上述现有技术中存在的问题，提供一种圆弧形复合材料II型层间裂纹的测试方法，该方法可直接观测圆弧形复合材料II型层间裂纹的扩展过程，配合上力学性能试验机后，可获得圆弧形复合材料在抗压缩时裂纹的抗扩展性能，为开展复合材料失效机理分析提供直观依据。

本发明为解决这一问题所采取的技术方案是：

一种圆弧形复合材料II型层间裂纹的测试方法，包括以下步骤：

S1：制样，使圆弧形复合材料试样中形成预制裂纹；

S2：在圆弧形复合材料试样的圆弧截面制作不连续的散斑；

S3：对圆弧形复合材料试样进行压缩试验；

S4：获取圆弧形复合材料试样压缩时的裂纹附近应变检测数据；

S5：根据应变检测数据生成应变变化曲线；

S6：获取圆弧形复合材料试样压缩过程中应力检测数据，并由万能试验机生成应力变化曲线；

S7：根据应变变化曲线分析圆弧形复合材料试样裂纹附近的应变变化；

S8：建立应力-应变曲线，根据应力-应变曲线分析不同结构抗剪切能力。

优选的，所述圆弧形复合材料试样自薄壁型复合材料圆筒上按照规定尺寸截取，复合材料圆筒的内径优选在110-160mm之间，厚度在1-5mm之间。

进一步优选的，所述步骤S1中制样具体为：在所述圆弧形复合材料试样的夹层和外层中间夹一层薄膜，形成预制裂纹，所述薄膜在圆弧形复合材料试样中沿周向的长度不少于5mm。

进一步优选的，步骤S2中制作具体为：将圆弧形复合材料试样的圆弧截面壁全部喷涂成白色哑光漆面，再在白色底面上喷涂上黑色不连续的散斑，散斑密度为3-5个/mm²。

进一步优选的，步骤S3中压缩试验的准备工作包括以下步骤：

S301：将圆弧形复合材料试样放置在万能试验机的三点弯夹具上；

S302：将数字成像系统与万能试验机联接；