单向碳/环氧复合材料中I型层间裂纹的动态扩展行为

采用双悬臂梁(DCB)试件研究了单向碳/环氧复合材料中I型层间裂纹的动态扩展行为。用实验和数值相结合的方法得到了动态层间扩展韧性。利用一种新型的电磁Hopkinson杆系统，在10~30m/s的对称张开位移速率范围内对纯I型断裂进行了防护，止裂前的裂纹扩展速度在100~250m/s之间，并用裂纹扩展计和高速摄影进行了监测。<br>为了模拟层间裂纹，开发了一种用户定义的粘结单元，该单元集成了实验测量的裂纹扩展历史。用能量平衡法和动态J积分技术计算了材料的扩展韧性。大量研究结果表明，对于I型层间裂纹，动态扩展韧性不是裂纹速度的单值函数。外部动载荷以及与运动裂纹尖端产生的弯曲波的相互作用都影响裂纹的扩展行为。