3、材料测试方法与数字图像相关技术解析

材料测试方法与数字图像相关技术解析

1. 测试方法概述

在对材料行为进行分析建模时，除了拉伸性能，还需确定剪切性能，尤其是强度相关值，通常需通过实验测定。现有层间剪切测试方法存在一定局限性，没有一种方法能全面测定应力 - 应变行为，部分方法仅能测定弹性性能，还有些方法需要对材料进行“人工”修改。

主要目标是利用数字图像相关技术（DIC）直接测定平板材料（层压板）的全剪切应力 - 剪切响应，重点关注层间（厚度方向）性能。由于多数测试方法主要针对单向（UD）层压板，因此会对选定的层间（通过弯曲测试方法）和层内（通过拉伸、V 型缺口梁和轨道测试）剪切测试方法在同一 UD 材料上进行比较。此外，还会研究层间断裂和分层过程，相关性能可作为数值模型的输入。

2. 测试材料介绍

2.1 UD - CFRP

主要研究材料是单向碳纤维增强（非缝合）复合材料层压板，碳纤维横截面非圆形，直径为 6.9μm，通过环氧预浸料压缩成型制造。名义上 12 层预浸料（每层厚 200μm）堆叠，最终固化平衡层压板板材厚度约 2.4mm，尺寸约 300mm×300mm，增强体积分数为 50%。其单组分的机械拉伸性能如下表所示：
|材料|UTS（MPa）|E（GPa）|ν|εUTS（%）|G（GPa）|
| ---- | ---- | ---- | ---- | ---- | ---- |
|环氧（基体）|75.3 ± 6.5|3.39 ± 0.09|0.39 ± 0.03|3.13 ± 0.59|1.22 ± 0.05|
|碳纤维（增强元素）|4200|240|1.8| - | - |

2.2 表面质量 <