纤维增强复合材料的基体和界面控制破坏的强度理论

本文简略地回顾了各向同性和各向异性材料的破坏准则.在文献[1]和[2]的基础上,更完整地提出了以基体和界面破坏判定复合材料在复杂应力下破坏的准则.准则方程的形式取决于基体的破坏特征;方程的系数可由组份性能、含量和界面粘接状况所确定.这就揭示了这些参数对复合材抖强度的作用和影响,对复合材料的材料和结构设计有直接的指导意义.偏轴拉伸强度的理论计算结果与试验结果很一致.     

纤维增强复合材料的破坏准则

对于纤维增强复合材料,一般都需要用材料的三个甚至六个破坏实验的结果,来给出复合应力状态下的破坏准则(如Tsai-Hill准则需要三个实验结果;Tsai-Wu准则需要六个实验结果)。本文从偏轴拉伸实验的观察分析中得出:在非单向拉伸应力状态下,纤维增强复合材料的破坏可以认为是由基体控制的。即,基体首先破坏,继而造成整个材料的破坏。据此,提出了以基体破坏来判定材料破坏的破坏准则。采用树脂系统基体时,由于树脂的拉伸强度与剪切强度相近,并在树脂纯扭转实验中可观察到明显的与试样轴成45°的残留断面,故认为:用最大应力理论来判定基体的破坏是适合的。这样,只需知道组份材料的性能和组份含量,就完全可以给出材料在复合应力状态下的破坏准则,节省做三个、甚至六个实验所耗费的精力和费用。