[發明專利]用于復合材料III型斷裂能量釋放率測試的試驗裝置及方法

有效

• 申請號: 201710131514.4
• 申請日: 2017-03-07
• 公開（公告）號: CN107091782B
• 公開（公告）日: 2020-01-24
• 發明（設計）人: 王新峰;于健;蔡登安
• 申請（專利權）人: 南京航空航天大學
• 主分類號: G01N3/26
• 分類號: G01N3/26
• 代理公司: 32237 江蘇圣典律師事務所
• 代理人: 賀翔

1.一種用于復合材料III型斷裂能量釋放率測試的試驗裝置，其特征在于：裝置由上下兩個扭轉夾持裝置構成，其中兩個扭轉夾持裝置對稱放置，上方扭轉夾持裝置包括頂部夾持端(1)和上圓孔方盤(2)，上圓孔方盤(2)固定安裝在頂部夾持端(1)上；

下方扭轉夾持裝置包括底部夾持端(4)和下圓孔方盤(3)，下圓孔方盤(3)固定安裝在底部夾持端(4)上；

所述的上圓孔方盤(2)上表面平整，下表面設置方形凸起臺階和凸起圓環，方形凸起臺階的邊長和圓環外徑均為D，上圓孔方盤(2)中部置有一直徑為d的上下貫通圓孔；所述的下圓孔方盤(3)下表面平整，上表面設置方形凸起臺階和凸起圓環，方形凸起臺階的邊長和圓環外徑均為D，下圓孔方盤(3)中部置有一直徑為d的上下貫通圓孔。

2.一種用于復合材料III型斷裂能量釋放率測試的測試方法，采用的測試裝置由上下兩個扭轉夾持裝置構成，其中兩個扭轉夾持裝置對稱放置，上方扭轉夾持裝置包括頂部夾持端(1)和上圓孔方盤(2)，上圓孔方盤(2)固定安裝在頂部夾持端(1)上；

下方扭轉夾持裝置包括底部夾持端(4)和下圓孔方盤(3)，下圓孔方盤(3)固定安裝在底部夾持端(4)上；

所述的上圓孔方盤(2)上表面平整，下表面設置方形凸起臺階和凸起圓環，方形凸起臺階的邊長和圓環外徑均為D，上圓孔方盤(2)中部置有一直徑為d的上下貫通圓孔；所述的下圓孔方盤(3)下表面平整，上表面設置方形凸起臺階和凸起圓環，方形凸起臺階的邊長和圓環外徑均為D，下圓孔方盤(3)中部置有一直徑為d的上下貫通圓孔，其特征在于包括以下過程：

步驟1、制備純III型斷裂模式復合材料試驗件(6)，在試驗件中部放置帶直徑為d的圓孔的方形聚酯薄膜(6-2)，圓孔區域試驗件頂層(6-1)和試驗件底層(6-3)相互粘接在一起，在聚酯薄膜(6-2)區域形成試驗件(6)內部分層區域；

步驟2、將上圓孔方盤(2)安裝在頂部夾持端(1)，將下圓孔方盤(3)安裝在底部夾持端(4)上；

步驟3、將試驗件(6)上表面與上圓孔方盤(2)的下表面粘接在一起，使試驗件(6)圓孔區域與上圓孔方盤(2)的圓孔重合，并進行固化；

步驟4、將試驗件(6)下表面與下圓孔方盤(3)的上表面粘接在一起，使試驗件(6)圓孔區域與下圓孔方盤(3)的圓孔要重合，并進行固化；

步驟5、操作扭轉試驗機上下夾頭分別夾緊頂部夾持端(1)和底部夾持端(4)，根據材料屬性設定加載速率，開始試驗，扭轉試驗機在夾持端施加扭矩，直至實驗件破壞時的扭矩載荷為T，則材料的III型應力強度因子K_III近似計算公式為

則III型斷裂能量釋放率G_III根據應力強度因子計算，

其中，G為材料的剪切模量。