纖維增強(qiáng)復(fù)合材料斷裂韌性光彈性實驗研究中期報告

纖維增強(qiáng)復(fù)合材料斷裂韌性光彈性實驗研究中期報告中期報告摘要本研究通過光彈性實驗，探究了不同纖維增強(qiáng)復(fù)合材料的斷裂韌性。研究表明，熱固性樹脂基復(fù)合材料具有較高的斷裂韌性，而熱塑性樹脂基復(fù)合材料相對較差。隨著纖維含量的增加，斷裂韌性也隨之增加。此外，不同纖維增強(qiáng)復(fù)合材料的斷裂模式也不同，縱向斷裂和橫向剪切強(qiáng)度也是影響斷裂韌性的重要因素。關(guān)鍵詞：纖維增強(qiáng)復(fù)合材料；斷裂韌性；光彈性實驗引言纖維增強(qiáng)復(fù)合材料是一種具有優(yōu)異性能的材料，廣泛應(yīng)用于航空、航天、汽車、建筑等領(lǐng)域。其中，斷裂韌性是衡量纖維增強(qiáng)復(fù)合材料性能的重要指標(biāo)之一。纖維增強(qiáng)復(fù)合材料的斷裂韌性不僅取決于材料本身的性質(zhì)，還受到復(fù)合材料構(gòu)成、纖維方向、載荷方向等因素的影響。因此，研究不同纖維增強(qiáng)復(fù)合材料的斷裂韌性及其影響因素，對于深入了解復(fù)合材料的力學(xué)行為具有重要意義。本研究采用光彈性實驗方法，研究了不同纖維增強(qiáng)復(fù)合材料的斷裂韌性及其影響因素，為復(fù)合材料的制備和應(yīng)用提供技術(shù)支持。實驗方法1、實驗樣品制備本實驗采用熱固性樹脂基復(fù)合材料和熱塑性樹脂基復(fù)合材料，制備了縱向和橫向的試樣。以環(huán)氧樹脂（EP）為基體材料，使用手工層壓法，制備了不同纖維含量的碳纖維增強(qiáng)復(fù)合材料（CFRP）。實驗中，選用了兩種不同長度的纖維（3mm和6mm）。2、實驗原理利用光彈性實驗技術(shù)研究纖維增強(qiáng)復(fù)合材料的斷裂韌性。實驗中，利用速度較快的電磁沖擊器，對試樣進(jìn)行加載，使得試樣出現(xiàn)斷裂損傷。利用光彈性技術(shù)，記錄試樣在斷裂過程中的應(yīng)力和應(yīng)變分布，進(jìn)而分析斷裂模式和斷裂韌性。3、實驗流程（1）將試樣放置在加載平臺上。（2）調(diào)整沖擊器的擊打速度和能量，使得試樣達(dá)到斷裂。（3）使用光彈性技術(shù)記錄試樣在斷裂過程中的應(yīng)力和應(yīng)變分布。（4）分析實驗結(jié)果，得出不同纖維增強(qiáng)復(fù)合材料的斷裂韌性和影響因素。實驗結(jié)果與分析通過光彈性實驗，得出了不同纖維增強(qiáng)復(fù)合材料的斷裂韌性和影響因素。具體結(jié)果如下：1、不同類型纖維增強(qiáng)復(fù)合材料的斷裂韌性實驗發(fā)現(xiàn)，熱固性樹脂基復(fù)合材料的斷裂韌性較高，其斷裂模式主要為拉伸斷裂；而熱塑性樹脂基復(fù)合材料的斷裂韌性較差，其斷裂模式主要為剪切斷裂。這與熱塑性樹脂的脆性和熱固性樹脂的韌性有關(guān)。此外，不同長度的纖維增強(qiáng)復(fù)合材料的斷裂韌性也有所不同，纖維長度較短的復(fù)合材料較容易產(chǎn)生斷裂。2、纖維含量對斷裂韌性的影響隨著纖維含量的增加，不同類型的纖維增強(qiáng)復(fù)合材料的斷裂韌性也隨之增加。當(dāng)纖維含量達(dá)到一定值后，各材料的斷裂韌性基本保持穩(wěn)定。這是因為纖維含量的增加可以提高材料的強(qiáng)度和剛度，從而增加其斷裂韌性。3、纖維方向?qū)嗔秧g性的影響不同纖維方向的復(fù)合材料，其斷裂模式和斷裂韌性也不同。縱向的復(fù)合材料主要表現(xiàn)為拉伸斷裂，斷裂韌性相對較高；而橫向的復(fù)合材料主要表現(xiàn)為剪切斷裂，斷裂韌性相對較低。結(jié)論本研究通過光彈性實驗方法，研究了不同纖維增強(qiáng)復(fù)合材料的斷裂韌性及其影響因