技术摘要：
本发明涉及一种改进的复合材料层合板I/II混合型层间断裂韧性测试方法，包括以下步骤：(1)设计不同界面的复合材料层合板分层试样；(2)开展不同模式混合比下的I/II混合型分层试验。在试验过程中等间隔地选取若干个分层长度，中断原有的加载进行一定卸载‑再加载过程，得  全部
背景技术：
复合材料已越来越广泛地应用于航空航天等工程领域，以实现结构减重等目的。 分层损伤是先进复合材料层合结构中最重要的损伤类型之一，其原因主要在于厚度方向上 缺少增强[1]。分层的开始和扩展将显著降低结构的刚度和强度，同时分层损伤很难检测， 因此对分层问题的研究具有非常重要的意义。复合材料结构损伤容限设计要求对复合材料 的分层性能有深入的了解。复合材料通常用临界应变能释放率来表征复合材料层合板抵抗 分层破坏的能力，即层间断裂韧性。 研究人员已经做了大量的工作来表征分层扩展行为，并通过实验来测得层间断裂 韧性。目前已经建立了一些相应的国际测试标准，如适用于单向层合板I型分层的ASTM标准 D5528-13，适用于单向层合板II型分层的ASTM标准D7905/D7905M-14，适用于单向层合板I/ II混合型分层的ASTM标准D6671/D6671M-13。但是，实际应用的复合材料层合板结构通常具 有不同的铺层方向，分层通常表现为混合型分层扩展模式。目前，对于多向层合板I/II混合 型分层扩展行为的研究报道并不多见。采用适用于单向层合板II型分层的ASTM标准D7905/ D7905M-14，研究者测试了不同材料体系、不同界面层合板的I/II混合型层间断裂韧性。但 是，现有标准是否可用于测试多向层合板的I/II混合型层间断裂韧性仍然需要进一步验 证。其中的一个主要原因在于单向层合板在分层过程中可能出现不同的破坏机制，这使得 对多向层合板I/II混合型断裂韧性的评价比较困难。多向层合板通常在裂纹尖端的尾迹处 观察到大规模的纤维桥接。纤维桥接的存在可能对试验件的弯曲模量产生显著影响。因此， 现有标准的测试方法是否仍然适用于多向层合板值得商榷。 因此，有必要研究桥接纤维对弯曲模量的影响，并建立一种改进的I/II混合型分 层断裂韧性的测试方法。该方法应该考虑纤维桥接等复杂失效机理对试验件弯曲模量的影 响，确保层间断裂韧性表征的准确性。研究成果对I/II混合型分层断裂韧性的准确表征具 有重要意义，有助于提升复合材料结构损伤容限设计水平。
技术实现要素：
本发明的技术解决问题：针对现有ASTM  D6671/D6671M-13标准只适用于单向层合 板I/II混合型断裂韧性测试的不足，提出了一种改进的测试方法以解决工程实际应用中更 为广泛的多向层合板的层间断裂韧性表征问题。改进的测试方法适用于工程应用，可确保 多向层合板I/II混合型断裂韧性的准确测试，更好地保障所设计结构的安全性。 本发明的技术解决方案，一种改进的复合材料层合板I/II混合型层间断裂韧性测 试方法，实现步骤如下： 4 CN 111551485 A 说　明　书 2/5 页 步骤1，参照ASTM  D6671/D6671M-13标准设计不同界面的复合材料层合板分层试 验件； 步骤2，参照ASTM  D6671/D6671M-13标准开展不同模式混合比下的I/II混合型分 层试验。在改进的测试方法中，需要在试验过程中等间隔地选取若干个分层长度，中断原有 的加载并操作试验机进行一定卸载－再加载过程，以得到相应分层长度下试验件的刚度m (即载荷-位移曲线的斜率)。 步骤3，将不同分层长度下试验件的刚度m带入相应公式，计算试验件在分层长度 为a时的弯曲模量。 步骤4，对所得到的系列(a，Ef)数据对进行曲线拟合，即可得到试验件近似的模量 曲线Ef(a)。 步骤5，将分层长度a、相应的载荷P以及由Ef(a)计算的弯曲模量代入相应计算公 式，得到I型与II型分量的大小，两者之和即为I/II混合型分层层间断裂韧性。 步骤6，对比采用标准中原方法和改进方法获得的层间断裂韧性数据，验证改进测 试方法的正确性和适用性。 进一步的，所述步骤1中的复合材料层合板是采用两种单向预浸料制造，分别是 T700/QY9511碳纤维/双马来酰亚胺树脂体系和T800/X850碳纤维/环氧树脂体系。 进一步的，所述步骤1中所测试的试验件具有不同的铺层顺序和界面。T700/ QY9511碳纤维/双马来酰亚胺树脂体系的铺层顺序为016//( 5/-5/06)S、( 45/-45/06)S//(- 45/ 45/06)S和(90/0/90/05)S//(90/0/90/05)S。T800/X850碳纤维/环氧树脂体系的铺层顺 序为(-45/0/45)2S//(45/0/-45)2S、(90/010/90)//(90/010/90)、(-45/0/45)S(45/0/-45)S// (0/45/-45)S(0/-45/45)S和(0/45/-45/90)3//(0/45/-45/90)3。 进一步的，改进的测试方法可用于复合材料单向和多向层合板的I/II混合型分层 行为的表征，特别是受纤维桥接影响显著的多向层合板，具有更大的适用性。对于其它材料 体系制造的复合材料层合板，该改进的测试方法同样具有一定的通用性 本发明与现有技术相比的优点在于： (1)针对现有ASTM  D6671/D6671M-13标准只适用于单向层合板I/II混合型分层断 裂韧性的测试，提出了一种改进的测试方法，以实现工程中应用更为广泛的多向层合板的 I/II混合型分层断裂韧性准确测试。 (2)本发明提出一种改进的复合材料层合板I/II混合型层间断裂韧性测试方法， 可表征不同材料体系下任意界面复合材料层合板I/II混合型分层扩展行为，因此适用范围 更广。 (3)本发明的改进测试方法已经过试验验证，改进测试方法计算得到的层间断裂 韧性低于原方法的计算结果。由于考虑了纤维桥接对弯曲模量的显著影响，确保了层间断 裂韧性测试的准确性。本发明提出的改进的复合材料层合板I/II混合型层间断裂韧性测试 方法，可有效提供层间断裂韧性参数，为结构设计提供数据支撑，有效保障结构安全。 附图说明 图1是本发明一种改进的复合材料层合板I/II混合型层间断裂韧性测试方法的实 现流程图； 5 CN 111551485 A 说　明　书 3/5 页 图2是I/II混合型分层试验装置示意图； 图3是试验件几何构型与铰链示意图； 图4是分层失效模式示意图； 图5是T700/QY9511试验件随分层长度变化的弯曲模量，(a)0°/5°界面，(b)45°/- 45°界面，(c)90°/90°界面； 图6是T800/X850试验件随分层长度变化的弯曲模量，(a)45°/-45°界面，(b)90°/ 90°界面，(c)0°/45°界面，(d)0°/90°界面； 图7是通过原方法和改进方法获得的T700/QY9511层间断裂韧性数据对比图，(a) 0°/5°界面，(b)45°/-45°界面，(c)90°/90°界面； 图8是通过原方法和改进方法获得的T800/X850层间断裂韧性数据对比图，(a) 45°/-45°界面，(b)90°/90°界面，(c)0°/45°界面，(d)0°/90°界面。