谢宗蕻, 蔡书杰, 郭 奇, 李 想

（西北工业大学 航天学院，西安 710072）

碳纤维增强复合材料由于其高的比强度和比模量、耐高温、耐疲劳等优点被广泛应用于航空航天领域。据统计，复合材料的各种损伤破坏形式中，分层失效约占60%[1]，分层会导致复合材料承载力显著下降，分层的扩展使得层合结构的刚度和强度迅速下降[2]。由于层间强度远低于纤维强度，故层间强度是层板强度的弱环，低的层间强度和高的层间应力容易导致分层损伤，层合板抗分层的能力是由基体的韧性决定，提高基体的韧性可以改善层合板抗分层的能力，国内外复合材料已将层间断裂韧度作为表征基体性能的重要指标，层间断裂韧度问题是工程中的研究热点。

目前针对Ⅰ型层间断裂韧度主要采用双悬臂梁实验与理论计算或有限元模拟相结合的方法[3]，双悬臂梁实验方法是由Whitney等[4]于1982年提出用于复合材料Ⅰ型断裂韧度的研究。陈海峰等[5]采用ABAQUS中子模型的方法模拟了复合材料层板Ⅰ型断裂韧度实验中裂纹的扩展，他们在裂纹尖端划出一个区域作为子模型，单元密度高于全局模型，在保证精度的同时减少了单元规模，节省了计算时间和资源。矫桂琼等[6]采用铰链式双悬臂梁试件研究了纤维桥连和试件厚度对复合材料层板断裂韧度的影响。ENF实验方法由Barrett和Foschi研究木质梁层间断裂首次提出，Russell等[7]将此方法用于先进复合材料Ⅱ型层间断裂韧度应变能释放率的研究[7]。于志成[8]对复合材料Ⅱ型层间断裂韧度实验方法进行了研究，发现试件尺寸和加载速率对计算结果没有影响。……