玻璃纖維增強復合材料的損傷分析

 
      本文對玻璃纖維增強復合材料層合板進行了拉、剪多向應力本構關系的實驗研究，成功地用軟x射線照相觀察到材料內部微裂紋沿纖維方向近似均勻分布，并沿裂紋面擴展至破壞的損傷形貌，同時結合聲發射技術等監測其擴展規律。在此基礎上建立了基于微觀機制的微裂紋損傷模型，預測材料的損傷非線性本構關系和破壞，以及實驗觀察到的一些復合材料特有的損傷現象，理論預測結果與實驗值吻合。

       對現代工程結構如飛機、潛艇、宇航飛行器等結構破壞的分析表明，由復合材料制成的構件，其內部微裂紋或微缺陷等損傷及其擴展是導致結構失效甚至發生事故的重要原因。因此，當前國內外有關科技工作者都極其重視復合材料的損傷及其擴展問題的研究。最近美國機械工程師協會(ASME)關于固體力學發展趨勢與前景中有關“纖維增強復合材料”的報導[1J，著重把無損檢測、損傷判據、壽命預測、細觀結構表征及非線性變形等課題確認為今后研究的重點課題。在國內，復合材料損傷與擴展問題的研究已被列為國家七五期間自然科學基金重點研究課題。

       復合材料是一種非均質的各向異性材料，與金屬材料相比，其損傷斷裂問題更為突出，破壞機理也復雜得多。由于各組分材料的不同特性及工藝條件和溫度、濕度等外部環境的影響，復合材料的損傷與斷裂形式更是多種多樣。就纖維增強復合材料來說，有基體開裂、界面脫膠、分層損傷及纖維拔出或斷裂等多種形式。而且實際結構根據工程需要鋪層，受力狀態一般為多向應力，往往出現幾種損傷形式同時發生的情況，因而使問題更復復雜。

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