7、断裂 过程非常复杂 ， 微观断裂会最终导致破坏 ， 但微观断裂结合在 一起却能使断裂能提高 。
与金属不同 ， 大部分高性能复合材料 不存在加工硬化问题 ， 即使是破坏过程是渐进的 ， 达到峰值载 荷后某一组元的承载能力也会非常迅速下降 ， 但破坏过程仍能 吸收很多能量 ， 所以此类复合材料适合于吸收能量比承载能力 更重要的场合 。
10 线性（非韧） 非线性（较韧） 后断裂（整体） 不同脆性/韧性行为的应力应变曲线 11 单向复合材料中的单向复合材料中的累积累积损伤和失效损伤和失效 复合材料应力轴 纤维拉伸应力 未断裂纤维 剪切应力 断裂纤维周围应力扰动断裂纤维周围应力扰动 断裂纤维 当某一给定纤维上弱点处的局 部应力水平达 。

8、到其失效应力时 ，纤维将发生断裂 ， 所承受的载 荷将会转移到相邻的集体中 。
但在远离纤维断点处纤维仍将 承担分配的全部载荷 。
在临近断点的纤维上应力将发 生扰动 ， 但不会引起邻近纤维 到断裂程度 。
随着载荷的继续增加 ， 其它纤 维将陆续发生断裂 。
单丝的破坏不会严重影响整个 复合材料的承载能力 。
12 研究导致复合材料失效的纤维随机断裂的模型复合材料研究导致复合材料失效的纤维随机断裂的模型复合材料 纤维复合材料中裂纹增长阶段纤维复合材料中裂纹增长阶段 12345 13 为便于研究各种微观增韧机制 ， 可考虑一个集体中正在接近一单根纤维模型 。
1、首先 ， 由于纤维刚度高 ， 使基体开裂无法进一步扩大； 2、其次 。

9、 ， 纤维强度高 ， 不会被集中在基体裂纹尖端的应力所拉断 ， 因此纤维可 有效 地阻止裂纹扩展（如2） 3、若作用在纤维/基体界面的局部剪应力足够高而使纤维局部脱粘 ， 裂纹会进一 步开裂； 4、脱粘后 ， 纤维弹性延伸 ， 随后基体相对于纤维发生滑移的过程中裂纹进一步 张开（如3） ， 所有这些过程都需要能量；裂纹可能绕过大量纤维而不使纤维断 裂 ， 对于给定的纤维/基体/界面体系可以达到一种平衡状态 ， 其中稳定数量的桥 联纤维继续承受部分载荷 ， 这种桥联是一种更进步的增韧机制； 5、裂纹扩展时对裂纹抵抗能力增长的程度通常成为“R曲线行为” ， 它受限还是 扩展取决于材料 。
处于桥联中的纤维上的载荷会不断增加而将纤维拉断（如5）。

10、6、加载过程中 ， 纤维由于泊松比收缩而发生脱粘的长度上与基体脱离 ， 其长度 取决于界面结合的强度 ， 当纤维在距开裂平面较远处断开时 ， 储存的弹性能得到 释放 ， 纤维与基体重新接触 。
14 ms基体屈服应力； *基体中应变量为fu时的应力； * *基体应变量Lu时的应力； Lu复合材料纵向抗拉强度； fs纤维屈服应力； fu纤维断裂应变； fu复合材料断裂应变 以上过程从纤维/基体/复合材料的应力应变曲线中也可看出 15 可以看出 ，复合材料的应力应变曲线处于纤维和基体的应力应变曲 线之间 。
复合材料应力应变曲线的位置取决于纤维的体积分 数 。
如果纤维的体积分数越高 ， 复合材料应力应变曲线越接 近纤维的应力 。

11、应变曲线； 反之 ， 当基体体积分数高时 ， 复合材料应力-应变曲线则接 近基体的应力应变曲线 。
16 平面应变断裂韧性KIC的测试 一般可认为裂纹顶端的塑性区域非常微小 ， 从而可用线弹性力学来分析裂纹 的行为 。
裂纹尖端区域的应力应变场皆可由一个参量K来表征 ， 它标志着裂纹 尖端区域应力场强弱程度 ， 成为应力强度因子 。
x y 2 I y K x 2a 2 2 3 cos1 sinsin 2222 3 cos1 sinsin 2222 3 sincoscos 2222 .cos(1)(1)sin (1)222 .sin2(1)cos (1)222 I x I y I x I I I K r K r K r。

12、Kr u Kr v Ka 17 平面应变断裂韧性KIC的测定 从上式可看出 ， KI是所有应力分量和位移分量一个公有的关键因子 ， 其它参量 对已知材料已知点来说都是定值 。
因此 ， 在裂纹尖端附近区域的整个应力应力应变场的强度程度 ， 仅仅取决于和 各应力分量、位移分量呈线性关系的单一参量KI ， 所以KI是裂纹尖端附近区域 应力场强弱程度的度量 ， 成为应力强度因子 。
它是名义应力 和裂纹几何 参量a的函数 。
当 时 ， 应力分量将趋于无穷大 。
实际上 ， 裂纹顶端处应力不可能无限增长 ，当到达测量屈服应力时 ， 即在裂纹尖端附近形成一个微小的屈服区 ， 所以无法 直接用裂纹尖端处的应力大小来作裂纹发生失稳扩展的判据 。
根据材料脆性 。

13、断裂的统计强度理论的观点 ， 构件最大应力区中足够大体积内的应力 都达到了材料特定的临界值时 ， 即发生脆性断裂 。

稿源：(未知)

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标题：复合材料|复合材料的断裂和韧性PPT优秀课件( 二 )