復合材料在現代工程領域中廣泛應用，其性能和輕量化特性使其成為替代傳統材料的理想選擇。然而，復合材料的性能特征之一是其復雜的斷裂行為，這為工程師和研究人員提出了挑戰。在復合材料設計和制造中，了解和評估其斷裂韌性至關重要，因為這直接影響了結構的可靠性和安全性。
ASTM D5528是一項廣泛應用的測試規范，用于測定連續纖維增強復合材料的開口模式I層間斷裂韌性。該測試使用了一種特殊的樣品，即DCB樣品。這些樣品由兩個懸臂梁構成，中間夾有一層非粘性薄膜，其作用是引發裂紋并控制裂紋擴展。通過在樣品上施加加載并記錄裂紋擴展的力學響應，可以測定材料的斷裂韌性。
在本文中，科準測控小編將詳細介紹標準下復合材料斷裂韌性測試的原理和內容，包括樣品制備、實驗裝置、數據分析和結果解釋。我們還將討論該測試方法的應用領域，例如航空航天、汽車工業和體育器材制造等。
一、測試原理
復合材料斷裂韌性測試旨在評估復合材料在受到應力并發生開裂時的抗裂紋擴展能力。測試的原理基于梁理論和彈性力學原理，通常使用雙懸臂梁（DCB）試樣來模擬斷裂行為。
二、測試標準
參考標準ASTM D5528進行試驗
三、測試儀器
1、電子拉力測試機
2、楔形夾具
四、測試流程
步驟一：樣品準備
制備雙懸臂梁（DCB）樣品，中間有一層非粘性插入物。
標準樣品長度至少為125毫米，標準寬度為20至25毫米，標準層壓板厚度為3至5毫米。
測量初始分層長度，通常約為50毫米。
步驟二：標記樣品
在樣品的兩個邊緣前標記插入物的位置。
每隔1毫米在前5毫米內用細垂直線標記，然后每隔5毫米標記剩余的20毫米。
步驟三：粘合負載塊或鋼琴鉸鏈
使用室溫固化粘合劑將負載塊或鋼琴鉸鏈粘合到每個樣本末端的頂部和底部，以確保它們能夠承受測試的最大負載。
步驟四：安裝光學顯微鏡或放大裝置（如果需要）
將其安裝在試樣的一側，以觀察試驗過程中分層前沿的運動。
步驟五：施加打開載荷
以1至5毫米/分鐘的恒定速率施加打開載荷，直到分層裂紋擴展增量為3至5毫米。
連續記錄載荷和位移值。
步驟六：記錄分層長度
從標記處開始記錄樣品一側的分層長度，并在觀察到分層開始時在載荷-位移曲線上記錄數據點。
步驟七：卸載樣本
以25毫米/分鐘的速率卸載樣本。
在兩側邊緣標記預裂紋位置。
步驟八：重新加載樣本
以1至5毫米/分鐘的相同初始恒定速度重新加載樣本。
在初始分層和前5毫米內盡可能多的分層長度增量（最好每1毫米）連續記錄載荷和位移數據。
步驟九：再次卸載樣本
以25毫米/分鐘的速率卸載樣本。
在試樣的兩側邊緣標記分層裂紋位置。
步驟十：計算
分層長度：從裝載線到刀片末端的距離加上根據標記確定的增量增長之和。
層間斷裂韌性：根據所選的方法，使用MBT、CC或MCC等方法計算層間斷裂韌性。
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