超高分子量聚乙烯架桥纤维与裂缝的交互微观力学

使用拉曼光谱研究了架桥纤维与裂缝微观力学,以超高分子量聚乙烯(UHMWPE)纤维为例,将纤维搭桥试样进行微拉伸试验,着重分析架桥纤维的止裂作用和架桥纤维/环氧树脂界面的应力分布,并对不同位置架桥试样的裂缝扩展速度和应力分布进行分析,并进一步运用剪切滞后模型,对架桥纤维在不同拉伸载荷下的应力分布进行了拟合分析,结果表明:架桥纤维能够分散部分外载应力,对于裂纹扩展具有显著的止裂作用。在低于UHMWPE纤维最大应变拉伸时,发现在裂缝中心位置处架桥纤维所承受的应力最大,其应力不超过2GPa,而基体树脂的应力可达到12GPa,架桥纤维/基体界面的应力传递达不到100%。以UHMWPE为架桥的应力传递模型呈"正抛物线"型,应力分布存在于粘结区、脱粘区和架桥区。