温度荷载作用下GFRP-泡沫夹层结构Ⅱ型界面断裂韧性分析

研究不同温度对玻璃纤维增强复合材料(GFRP)-泡沫夹层结构的Ⅱ型界面断裂韧性的影响,首先分析不同温度对GFRP以及聚氨酯泡沫的压缩性能的影响。再按照端部开口弯曲试件(ENF)的方法测量GFRP-泡沫夹层结构的荷载-位移曲线。试验结果表明:随着温度的升高,极限承载能力逐渐降低。通过能量释放率(G)判据来分析界面的分层情况,并基于试验现象和数据的进一步分析,计算出界面应变能释放率(G_Ⅱ),通过不同温度下G_Ⅱ值的比较发现:当温度升高时,界面的应变能释放率逐渐降低。

Ⅱ型模态控制下的GFRP-混凝土界面断裂韧度测定

介绍了一种适用于评价GFRP-混凝土界面断裂性能的理论分析模型,并结合端部开口试件的四点弯曲试件(4ENF)试验,测得了该类界面在II型模态控制下的断裂韧度.该模型考虑了试件各子梁中的横向剪切变形对能量释放率的影响,引入一阶剪切变形梁理论对界面断裂过程进行模拟;同时由于混凝土在受剪及受拉区域容易发生破坏,故试件设计过程中引入钢筋进行加强,有效减少了实验数据的离散性;进一步通过与有限元仿真进行对比发现结果吻合较好,这说明本文方法能够有效测定II型模态荷载控制下复合材料-混凝土界面的断裂韧度,评价复合材料增强混凝土结构的界面断裂性能,预测界面的起裂、裂纹扩展和失效容差.

铺层角度对CFRP多向层板Ⅱ型分层扩展行为的影响

碳纤维增强树脂复合材料(CFRP)因其良好的力学性能被逐渐应用于飞机主承力结构中。分层是复合材料层板最常见的损伤形式之一,也是飞机复合材料结构损伤容限设计与分析所关注的焦点问题。对于II型分层,现有研究主要针对单向层板展开,而工程实际中应用较多的是多向层板,对II型分层的铺层角度影响缺乏深入认识。为此,采用试验和数值方法开展了相关研究。首先设计了3种工程实际中常用界面(0°/5°、45°/-45°和90°/90°)的T700/QY9511碳纤维/双马来酰亚胺树脂基复合材料层板,所设计铺层可降低耦合作用并确保II型主导的分层扩展。采用端部开口弯曲装置开展了II型分层试验并测得了断裂韧性。结果表明:铺层角度对断裂韧性和分层失效行为影响显著。采用控制变量法建立了内聚力关键参数模型,在此基础上实现了多向层板II型分层扩展行为的模拟,预测的载荷-位移曲线响应与试验结果吻合很好,说明了有限元模型的有效性。有限元结果表明,基体损伤做功表现出随铺层角度增加而增加的趋势。为揭示基体损伤做功与分层前缘损伤区大小之间的关系,利用用户自定义子程序,模拟了不同界面试样的分层前缘损伤区域。