摘要：本文分别通过双悬臂梁(DCB)实验与数值模拟,研究了不同短纤维插层(包括短纤维种类、短纤维长度与插层面密度)对亚麻纤维增强复合材料I型层间断裂韧性的影响规律.DCB试验结果表明,当插层为5mm长度、25g/m^(2)面密度的短碳纤维插层时,复合材料1型层间断裂韧性达到2.322kJ/m^(2),取得最大提升幅度80.7%,短纤维桥联与亚麻连续纤维多层级破坏为其主要增韧机理。在此基础上,采用五参数控制的三线性内聚力单元,建立了数值仿真模型。实验与数值模拟结果的对比分析揭示了短纤维插层属性与内聚力模型参数之间的定量关系,可为植物纤维增强复合材料短纤维插层增韧设计提供参考依据.

摘要：碳纤维/环氧树脂复合材料因具有高的比强度、比模量、抗疲劳性好等优点,已在航空航天、轨道交通、汽车等领域得到越来越广泛的应用。然而作为碳纤维/环氧树脂复合材料的主要结构形式之一的层合板结构,由于厚度方向没有纤维,导致层间性能最弱,极易发生分层破坏,影响结构的承载性能。短纤维层间插层增韧是改善碳纤维/环氧树脂复合材料层间性能的有效手段,近年来,国内外学者开展了大量的相关研究工作,但仍缺乏短纤维层间插层增韧的系统研究。本论文选用碳纤维、亚麻纤维及Kevlar纤维作为插层短纤维,系统地分析和讨论了短纤维种类、插层面密度和纤维长度对碳纤维/环氧树脂复合材料层间增韧效果的影响。结果表明,对于不同的短纤维插层,均存在着随着短纤维长度和插层面密度的增加,复合材料层间断裂韧性先上升后下降的趋势。在此基础上揭示了不同种类纤维的增韧机制,纤维桥联、裂纹扩展路径改变、纤维多层级破坏及纵向撕裂等均有助于复合材料层间断裂韧性的提高,研究结果为短纤维插层增韧复合材料的结构设计奠定了基础。