根據(jù)短纖維在層間雜亂分布和接近裂紋表面的特點(diǎn)，考慮基體剝落和纖維拉出耦合，本文建立了一個(gè)層間短纖維橋聯(lián)模型，分析短纖維的層間增韌機(jī)理和主要影響因素。計(jì)算結(jié)果表明，纖維增強(qiáng)樹(shù)脂層板在層間加入少量的Kevlar短纖維時(shí)，裂紋張開(kāi)位移導(dǎo)致短纖維從基體中剝離和拉出，在纖維相互干擾下，拉出過(guò)程中產(chǎn)生大的能量耗散，從而明顯地提高層間斷裂韌性。纖維界面性質(zhì)對(duì)△Glc。有重要影響，纖維雜亂分布引起的相互干擾及纖維初始彎曲，使層間斷裂韌性顯著增加。比較表明，AGIC的理論預(yù)測(cè)與實(shí)驗(yàn)結(jié)果相符合。

       纖維增強(qiáng)樹(shù)脂復(fù)合材料層板由于優(yōu)異的力學(xué)性能、良好的工藝性和較低成本，在航空、航天、汽車等工程結(jié)構(gòu)中得到日益廣泛的應(yīng)用。層板在表面沖擊作用下和在高應(yīng)力集中區(qū)域內(nèi)容易誘發(fā)層間開(kāi)裂，所以自20世紀(jì)80年代初以來(lái)，對(duì)于分層進(jìn)行了大量研究，同時(shí)亦有許多研究，旨在改善層合板殼的抗分層能力，提高層間斷裂韌性。比較常見(jiàn)的層間強(qiáng)韌化方法有縫合、韌性?shī)A層 (interleaf)等?？p合可以使層間的G，c提高數(shù)十倍，是一種有效的途徑，但縫合改變了普通層板的成形工藝，導(dǎo)致面內(nèi)性能下降；韌性?shī)A層也可以明顯提高層間斷裂韌性，但結(jié)構(gòu)的重量／強(qiáng)度比增大。因此，如何更好地提高層間斷裂韌性仍然有待進(jìn)一步研究。

       斷裂韌性依賴于裂紋擴(kuò)展中的能量耗散，提高基體的韌性，是改善層間斷裂韌性的一種直接的方法，但受到基體材料性能的限制；在脆性材料中通過(guò)加入第二相材料，形成某種細(xì)觀結(jié)構(gòu)，增加能量耗散，是重要的增韌途徑之一。Sohn和Hu的實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，在傳統(tǒng)的層板鋪層過(guò)程中，將少量的短纖維加入單層之間，從而使層間形成一種具有雜亂分布短纖維的細(xì)觀結(jié)構(gòu)，在分層擴(kuò)展時(shí)，短纖維橋聯(lián)可以產(chǎn)生明顯的增韌效果。實(shí)驗(yàn)采用5—7 mm長(zhǎng)的芳綸纖維，在鋪設(shè)時(shí)將之加入碳纖維／環(huán)氧樹(shù)脂層板的層間，可使Glc提高1倍以上。由于增韌效果明顯，而且與傳統(tǒng)工藝基本相同，具有成本低的優(yōu)點(diǎn)，因此該方法是一種有廣泛應(yīng)用前景的層間增韌途徑。

        層間短纖維方向是雜亂的，而且?guī)缀跖c單層平行，其橋聯(lián)和能耗機(jī)制是特殊的，現(xiàn)有的分析方法，無(wú)論是垂直或傾斜于裂紋面的纖維橋聯(lián)模型，均不適用。本文對(duì)近裂紋面淺埋入或半埋入基體的纖維，基于纖維拉出與基體剝落相耦合，建立了一個(gè)新的橋聯(lián)模型，給出單根纖維橋聯(lián)力與張開(kāi)位移的關(guān)系，分析了能量耗散的機(jī)理與特點(diǎn)，考慮纖維橋聯(lián)概率、界面性質(zhì)、纖維間的干擾及初始彎曲等，給出層間斷裂韌性增量的理論預(yù)測(cè)，與實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行了比較，并討論了影響層間增韌的一些主要因素。

資料下載：   層間短纖維的橋聯(lián)和增韌分析.pdf