復合材料分層損傷微區(qū)應變測量及聲發(fā)射統(tǒng)計特征.pdf

1、實現復合材料分層損傷演化的準確表征是一項巨大的挑戰(zhàn)，本文針對復合材料層合板結構在服役過程中易出現分層的問題，采用聲發(fā)射動態(tài)監(jiān)測和聲發(fā)射信號統(tǒng)計分析方法即幅度譜、聲發(fā)射動態(tài)監(jiān)測和應變電測耦合分析以及聲發(fā)射動態(tài)監(jiān)測和數字圖像相關的互補的無損檢測技術研究復合材料試件分層損傷演化失效行為。通過實驗獲得載荷曲線、聲發(fā)射幅度、相對能量等，再結合聲發(fā)射統(tǒng)計分析方法以及微區(qū)應變測量方法，對實驗結果進行力學性能、層間界面破壞表征和聲發(fā)射特征信號響應行為等

2、分析研究，進而得到復合材料層合板的機械性能、聲發(fā)射響應行為及其損傷破壞機制，得到的主要結論如下：
　　(1)對于復合材料Ⅱ型分層損傷彎曲失效，實驗結果表明裂紋尖端部位的微損傷累積對分層試件演化失效過程具有很大的影響，并且分層損傷的物理機制源自分層微結構損傷演化如基體開裂、脫粘和纖維斷裂等。此外，聲發(fā)射特征信號和幅度譜準確地描述了含Ⅱ型分層復合材料從微損傷到宏觀斷裂的演化過程，表征了分層微觀結構損傷的物理機制，本實驗結果為同時研究復

3、合材料結構微損傷機制和損傷動態(tài)響應的評估提供了新思路。
　　(2)對于復合材料圓形分層損傷壓縮失效，實驗結果表明在壓縮載荷作用下，兩類分層直徑（5mm和10mm）試件的破壞路徑基本一致、層間破壞機理相同。分層缺陷面積的大小對試件的承載能力有較大影響，分層缺陷面積越大，試件的承載能力降低，試件的破壞程度加劇。當分層缺陷位于復合材料層合板表層時，較薄子層的屈曲對分層大小不敏感。聲發(fā)射信號可作為判定復合材料分層損傷狀態(tài)的有效依據，復合材

4、料分層的不穩(wěn)定擴展對應著較多高幅值、高能量、持續(xù)時間長的聲發(fā)射信號。此外，載荷-縱向應變曲線由線性變化到近似線性變化再到非線性變化的過程與聲發(fā)射信號分析結果較吻合。
　　(3)對于復合材料多分層損傷壓縮屈曲失效，實驗結果表明多分層復合材料試件壓縮屈曲過程可以分為分層張開，局部屈曲和整體屈曲失效三個階段。復合材料結構多分層損傷的大小、位置及子層厚度將嚴重影響復合材料試件壓縮屈曲失效載荷的大小。聲發(fā)射信號幅度、持續(xù)時間和相對能量等特征