Page 19 - 理化检验-物理分册2023年第七期

蔡玄龙, 等: 碳纤维与芳纶纤维增强环氧树脂复合材料的动态力学性能

材料断口的脆性拉断现象比较明显。
2 试验结果与分析
CFRP和 AFRP 在不同应变率下的应力 - 应变
使用高速摄像机对试样的拉伸断裂过程进行记 曲线分别如图7 , 8所示。由图7 , 8可知: 随着应变

-1 下 CFRP 和 AFRP 的拉伸断 逐渐增大, 应力先上升, 然后达到一个峰值, 随后迅
录, 应变率为500s
裂过程分别如图 5 , 6 所示。由图 5 , 6 可知: CFRP 速下降。因为在试验开始阶段, 试样内部处于一种
和 AFRP的断裂形式基本相同, 试样的断裂位置均 复杂的应力状态, 无法计算出其可靠的弹性模量, 因
在标距范围内。说明在拉伸过程中, 试样的受力为 此试样的弹性模量为曲线后续直线段的斜率, 峰值
平面应力状态, 符合试验要求, 且在高应变率下两种 处的应力为材料的抗拉强度。

图5 应变率为500s -1 下 CFRP的拉伸断裂过程示意 -1
图6 应变率为500s 下 AFRP的拉伸断裂过程示意

图7 CFRP在不同应变率下的应力 - 应变曲线
对 CFRP和 AFRP 的弹性模量和抗拉强度的 系( 见图9 )。
测试结果进行统计, 结果分别如表 1 , 2 所示, 可见 表1 CFRP弹性模量和抗拉强度的测试结果
CFRP和 AFRP 的弹性模量几乎不受应变率的影 应变率 / s -1

响, 但抗拉强度对应变率有一定的敏感性, 当应变率 500 1000 1500

项目

-1 -1 -1
从500s 增加到1000s 和1500s 时, CFRP 弹性模 抗拉强 弹性模 抗拉强 弹性模 抗拉强
的抗拉强度分别增加了22.4% , 10.6% , AFRP 的抗 量 / GPa 度 / MPa 量 / GPa 度 / MPa 量 / GPa 度 / MPa
拉强度分别增加了41.5% , 10.7% 。 试样1实测值 16.36 597.27 14.15 727.27 17.76 838.77
对表1 , 2中的数据进行分析, 将两种材料的抗 试样2实测值 11.95 597.30 16.43 782.69 19.21 893.03
拉强度与应变率及应变率对数的关系绘制成曲线,
试样3实测值 20.22 670.81 18.17 773.43 15.91 794.20
发现两种材料的抗拉强度与应变率的对数呈线性关 平均值 16.18 621.79 16.25 761.13 17.63 842.00
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