【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及复合材料力学性能测试，具体涉及一种复合材料i型分层裂纹长度及断裂韧性测量方法。
技术介绍
1、分层作为复合材料层合结构最常见损伤形式，也是复合材料层合板自诞生就被学者们所关注的热点力学问题之一。根据受载形式不同，复合材料分层可以分为张开型(i型)、滑开型(ii型)和撕开型(iii型)3种基本形式，其中i型分层是最常见的一种分层损伤模式。尽管国内外已经形成了复合材料i型分层的相关的试验标准，例如iso 15024、astmd5528、gb/t-28891等，但这些标准在应用的过程中均需要观察并记录裂纹分层长度，同时还需要和试验过程中的载荷、位移数据关联起来。通常需要借助高速相机或者电子显微镜对试验件的侧面裂纹进行观察与记录。为了标定裂纹扩展长度，通常还需要在双悬臂梁(double cantilever beam，dcb)试验件侧面涂白并粘贴纸标尺或画刻度线。
2、专利号为cn201910665044.9的专利技术专利提出了一种无需追踪裂纹的复合材料层间i型断裂韧性测试方法，该方法基于i型分层层间断裂韧性计算的修正梁理论，计算方法简单，但对于分层长度修正值的计算没有基于大量数据进行最小二乘拟合计算；专利号为cn201910766812.x的专利技术专利公开了一种用于双悬臂梁拉伸试验测试ⅰ型层间断裂韧性的夹具，能够将载荷均匀加载到试验件上，但没有对层间性能测量方法进行改进；专利号为cn201811366089.8的专利技术专利给出了一种复合材料断裂过程中裂纹尖端扩展长度实时测量方法，该专利技术提供一种无需额外
3、综上所述，目前对复合材料i型分层裂纹长度的测量往往需要借助高速相机或者电子显微镜对裂纹长度进行观察，很难摆脱人为因素的影响，同时观测过程耗时，有些方法还依赖于改进的实验装置。一方面，增加了实验的复杂性，另一方面也提高了测试方法的应用门槛。而改进的方法测量精度难以保证，因此在应用过程中，亟需一种精确、便捷、高效测量复合材料层合板i型分层裂纹长度和层间断裂韧性的方法。
技术实现思路
1、本专利技术的目的是为了解决上述问题，提供一种复合材料i型分层裂纹长度及断裂韧性测量方法。
2、为了达到上述目的，本专利技术的技术方案如下：
3、本专利技术提供了一种复合材料i型分层裂纹长度及断裂韧性测量方法，步骤如下：
4、步骤一：制备i型复合材料分层断裂试验测试的dcb试件，dcb试件的初始裂纹长度为a0，测量试件厚度并记录为2h，测量试件宽度并记录为b，在侧面标记预期最终裂纹所在位置，最终裂纹长度为a1；
5、步骤二：利用i型分层试验夹具将dcb试件装夹在万能试验机上进行i型分层测试，加载速率为0.5mm/min，记录分层扩展过程中的载荷p、位移δ数据，当裂纹到达预期最终裂纹所在位置时停止试验；
6、步骤三：记录初始分层时载荷p0、位移δ0，计算初始分层处的柔度c0＝δ0/p0，记录最终分层时载荷p1、位移δ1，计算最终分层处的柔度c1＝δ1/p1；
7、步骤四：基于欧拉-伯努利梁理论，根据步骤一测得的dcb试件的几何尺寸、步骤二标记的初始裂纹长度和最终裂纹长度、步骤三计算的初始柔度和最终柔度，定义并计算得到dcb梁的特征参数r：
8、
9、根据dcb试件的几何尺寸、初始裂纹长度和最终裂纹长度、初始柔度和最终柔度、特征参数r计算弯曲模量efx，其计算表达式为：
10、
11、步骤五：根据步骤四计算得到的dcb梁的弯曲模量efx和特征参数r，根据下式计算dcb梁的柔度c：
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13、其中a是分层裂纹长度；
14、步骤六：将实验过程中测量得到的载荷、位移数据带入步骤五中的公式(3)，计算得到分层裂纹长度为：
15、
16、其中，
17、
18、步骤七：将步骤六得到的分层裂纹长度带入式(5)计算层间断裂韧性韧性：
19、
20、与现有技术相比，本方案的有益效果：
21、本专利技术的测试方法基于欧拉-伯努利梁理论建立了实验过程中载荷、位移数据与分层裂纹长度的关系式，避免了分层扩展过程中裂纹每扩展1mm就需要观察并记录对应的载荷、位移数据的难题；本专利技术的测试方法可以借助载荷、位移数据实现分层裂纹长度的实时测量，且不需要额外的光学测量设备，降低了试验成本，简化了测试方法，便于实现工程应用；本专利技术的测试方法可以直接获得层间断裂韧性随分层裂纹长度连续变化的曲线。
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1.一种复合材料I型分层裂纹长度及断裂韧性测量方法，其特征是，步骤如下：
【技术特征摘要】
1.一种复合材料i型分层裂纹长度及断...
【专利技术属性】
技术研发人员：王仲奇，赵梦麟，刘泽虹，赵阳，常正平，李恒，
申请(专利权)人：西北工业大学，
类型：发明
国别省市：
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