环氧树脂玻璃钢的动静态拉伸力学特性

为系统地研究环氧树脂玻璃钢在静、动态拉伸载荷作用下的力学性能,采用材料测试系统和分离式霍普金森拉杆对材料进行拉伸试验,获得0.001~0.1 s^(-1)及1 128~1 840 s^(-1)应变率下的应力-应变曲线和相应的力学参数。结果表明,动态加载下环氧树脂玻璃钢的应变率增强效应较为明显。为此,引入动态增强因子描述环氧树脂玻璃钢在高应变率下力学性能的增强。采用扫描电镜对损伤断面进行观测,发现动态加载下纤维束平整断裂,而非静态加载下纤维拔出失效。相较于静态加载,动态拉伸载荷作用下玻璃钢的基体-纤维界面断裂韧度更高。基于环氧树脂玻璃钢在动态拉伸下的力学响应,引入宏观损伤累积量,建立一种考虑损伤的非线性拉伸本构模型。拟合结果表明,该模型整体上可以反映环氧树脂玻璃钢在动态拉伸载荷作用下的力学响应。

静、动态压缩下环氧树脂玻璃钢的力学行为和特性

为研究环氧树脂玻璃钢在静、动态载荷作用下的力学性能,采用材料测试系统(MTS)和分离式霍普金森压杆(Split Hopkinson pressure bar,SHPB)对材料进行面内和面外方向的压缩实验,获得了不同应变率下材料的应力-应变曲线及相关力学参数。通过扫描电子显微镜(SEM)观察材料的微观破坏形貌,分析了材料的失效机理。静、动态压缩实验结果表明:环氧树脂玻璃钢具有明显的应变率敏感性以及各向异性;分层损伤是材料受面内加载发生破坏的原因,两个加载方向下材料均会产生层间贯穿的剪切裂纹。断口微观观测分析显示:动态载荷作用下,被拔出的纤维表面附着大量树脂基体,表明纤维-基体界面的作用力增强可能是导致环氧树脂玻璃钢动、静态力学响应差异的原因之一。针对材料的动态力学响应特性,建立了考虑应变率效应的非线性动态损伤模型。通过对比实验数据与拟合结果发现,该模型可以较好地描述环氧树脂玻璃钢在高应变率下的力学行为和特性。