碳纤维复合材料层合板的动态力学性能及失效机制

摘要

为了进一步明确碳纤维增强复合材料(CFRP)在冲击加载下的动态力学行为，采用电子万能试验机和霍普金森压杆(SHPB)试验装置，研究了铺层方式为[-45°/90°/45°/0°]的CFRP在厚度和面内方向的静/动态力学性能。结果表明，CFRP复合材料主要发生脆性破坏，在不同方向纤维铺层之间相互纠缠，有效支撑基体，可避免材料发生瞬间坍塌失效。受微裂纹扩展和加载速率关系的影响，复合材料呈现出明显的正相关应变率效应，虽然加入了不同铺层纤维，但材料失效破坏仍主要由基体决定。沿厚度方向加载，裂纹主要以沿45°角扩展的剪切破坏为主，断面在剪应力作用下出现了大量纤维的拔出和断裂。沿面内加载方向，纤维间的粘结层发生脆性断裂，与加载方向一致的纤维发生了屈曲失稳，裂纹穿透纤维层导致脱层。

关键词

碳纤维增强复合材料层合板 / 力学性能 / 失效机理 / 应变率效应