PE-PE層合板復(fù)合材料拉伸破壞機(jī)理研究.pdf

1、本文選擇聲發(fā)射技術(shù)來研究PE/PE層合板復(fù)合材料的損傷演化過程和破壞機(jī)理。 通過力學(xué)性能分析、聲發(fā)射參數(shù)分析，從不同角度對(duì)PE/PE復(fù)合材料的破壞形式和破壞機(jī)理進(jìn)行了研究。力學(xué)性能分析方面包括：測(cè)試了各組分單元、單層板和層合板的拉伸強(qiáng)度、斷裂應(yīng)變等參數(shù)；討論了不同試樣拉伸破壞的階段性特征。聲發(fā)射參數(shù)分析方面包括：測(cè)試了各組分單元、單層板和層合板的聲發(fā)射波速和衰減；通過聚類分析和判別分析討論了6種不同拉伸破壞形式的聲發(fā)射參數(shù)特征和

2、判別函數(shù)；分階段討論了不同試樣的損傷演化過程和拉伸破壞機(jī)理。 通過試驗(yàn)和數(shù)據(jù)分析，得出以下一些結(jié)論： 從聲發(fā)射信號(hào)數(shù)量來看，基體聲發(fā)射活動(dòng)性最弱，[90]單層板活動(dòng)性較低。[0]單層板活動(dòng)性最強(qiáng)，[0/90]層合板的活動(dòng)性則介于[90]和[0]單層板之間。從幅度上看，纖維斷裂產(chǎn)生的聲發(fā)射信號(hào)達(dá)到85dB以上，對(duì)材料的破壞程度影響最大，但數(shù)量較少且主要集中在臨近斷裂階段，來自基體裂紋破壞的信號(hào)幅度在45dB附近，對(duì)材料整體

3、力學(xué)性能影響不大，來自界面破壞的信號(hào)其幅度主要在50-60dB附近，信號(hào)數(shù)量較多，對(duì)材料力學(xué)性能產(chǎn)生一定的影響。從振鈴計(jì)數(shù)(門檻值40dB)來看，基體裂紋破壞最小，界面破壞其次，纖維斷裂和界面分離較大。從延時(shí)、頻率來看，基體斷裂、纖維斷裂、界面分離延時(shí)長(zhǎng)、頻率低，基體裂紋和界面破壞延時(shí)短、頻率高。根據(jù)6種基本的拉伸破壞形式的聲發(fā)射參數(shù)特征，我們對(duì)[O]單層、[0/90]層合板的聲發(fā)射信號(hào)進(jìn)行了判別分析。[O]單層板拉伸破壞機(jī)理大致為：在

4、拉伸載荷作用的早期，試樣在初始缺陷處開始發(fā)生微觀破壞，并不斷發(fā)展形成界面的破壞和基體破壞。隨著載荷的進(jìn)一步加大，界面的破壞進(jìn)一步加劇，導(dǎo)致部分纖維開始發(fā)生不同時(shí)斷裂，這種局部的應(yīng)力波動(dòng)，加速了斷裂纖維處的基體和界面的損傷。進(jìn)入破壞的后期，界面性能薄弱導(dǎo)致復(fù)合材料的協(xié)同作用不能很好的發(fā)揮，同時(shí)界面破壞也導(dǎo)致應(yīng)力傳遞作用失效，從而纖維隨機(jī)斷裂現(xiàn)象不斷增加，最終剩余的纖維束不能承受過大的載荷而發(fā)生整體斷裂。[0/90]層合板拉伸破壞機(jī)理大致為

5、：拉伸開始階段，主要為界面開始發(fā)生少量破壞。隨著拉伸應(yīng)力的不斷加大，產(chǎn)生大量的橫向界面和縱向界面的破壞，進(jìn)入破壞的中期，部分縱向纖維發(fā)生不同時(shí)斷裂，造成應(yīng)力的波動(dòng)和分布不均勻，從而加速了周圍基體和界面的進(jìn)一步破壞?？v向和橫向?qū)娱g的粘結(jié)作用，使得橫向纖維束對(duì)縱向纖維的斷裂發(fā)展起到一定程度的抑制，但是同時(shí)橫向纖維束與基體也開始發(fā)生界面的脫粘，以及層間的破壞也進(jìn)一步加劇。到了破壞的后期，層間和橫向纖維束的界面作用，已經(jīng)對(duì)整個(gè)材料的縱向拉伸強(qiáng)度