跳转到页面内容

能量释放因子(G)

断裂力学特征值中的能量释放因子在复合材料特性表征中起重要的作用。

名字 类型 尺寸 下载
  • 行业手册:复合材料 PDF 34 MB

试验目的

能量释放因子的定义为单位面积材料裂纹扩展至一固定长度所需的能量。测试结果是一个描述层压板裂纹扩展难易度的值。

根据应用不同,测量中会采用如下几种不同的载荷类型:

  • 模式I:裂纹扩展
  • 模式II:面内剪切
  • 模式III:扭转载荷横向加载于层压板

通常测定模式I的能量释放因子,主要采用ISO、ASTM、EN等标准的试验方法。目前还没有针对模式III的标准。

ASTM标准的试验方法综合评估模式I和模式II,两种模式的比例有所不同。

使用DCB试验装置进行模式I测量

  • 通常采用DCB(双悬臂梁)试样测定模式I能量释放因子。
  • 试样通常在面内方向预制裂纹,比如在胶合过程中插入塑料片造成裂纹。
  • 可以通过粘结试样、铰链或者用于夹持缝隙的特殊装置施加试验载荷。
  • 试验中,通过横梁位移来测定试样开口位移,并通过试样臂变形量矫正。通过对试验测得的力-行程曲线进行积分可以得到断裂能量。在试样侧面通过视频记录裂纹扩展。
  • 操作员可以通过放大镜观察标距面裂纹,来手工计算裂纹长度。为了让裂纹长度测量有更好的可溯源性,一般采用数字放大镜。在测试的过程中,数字放大镜可以跟踪裂纹扩展并视频记录测量过程和结果。
  • 记录的视频与测得的力-行程曲线完全同步,这意味着试验结束后还能进行验证,如有必要还能进行改正。
  • 根据试验标准的不同,需要采用不同的测试顺序以及评估方式。
  • 试验标准如下所示:ISO 1502、ASTM D5528、AITM 1-0005、AITM 1-0053、Boeing BSS 7273、CRAG方法600、NASA方法RP 1092 ST-5、ESIS TC 4、prEN 6033(已撤销) 

模式II - 使用SENB/ENF试验装置进行测量

模式II能量释放因子可以通过弯曲试验和缺口试样的拉压试验测得。

标准采用弯曲试验测量模式II能量释放因子,弯曲试验中产生的面内剪切应力会引起裂纹扩展。试样通常被称为SENB(单边切口弯曲)试样,不过也常被称为ENF(端边切口弯曲)试样。挠度可以通过横梁位移(采用刚度校正)或位于试样中心的位移传感器测定。

裂纹起始点的特征在于试验力值在该点最大。测量结束后,需要将试样放入液氮冷却并完全破坏,才能测量断裂面。

混合模式弯曲(MMB)

可以对单向层压板测量混合模式弯曲。该方法结合了模式I和模式II,可调载荷支架决定了两个模式对应的比例。

我们针对您的每一项需求寻找最佳的测试解决方案。

请联系我们的行业专家。

我们期待着就您的需求进行探讨。

 

联系我们

Top