复合材料断裂的机理是什么

复合材料断裂的机理是什么

通常情况下，由于基体强度较低，复合材料裂纹先在基体中产生，到基体裂纹扩展达到界面时，产生了两种竞争的断裂失效机理，一是若界面结合较强，基体裂纹则直接穿透纤维，导致复合材料脆性断裂，这是我们不愿意看到的，二是若界面结合较弱，基体裂纹则会产生偏折，沿界面扩展，由于裂纹扩展是需要能量的，这就延缓了裂纹扩展导致的结构破坏。
此外，即使当基体裂纹穿透纤维后，纤维将施加桥联压缩应力于基体裂纹表面，而对于纤维来说是拔出应力（当拔出应力超过纤维拉伸强度、纤维断裂，增韧机理消失），纤维承受的拉伸应力与界面的剪切应力形成了一个平衡关系（这就是著名的shear-lag理论的思想），这个客观存在的拔出应力使得基体裂纹趋向于沿界面扩展，延缓了基体裂纹继续穿透纤维，阻止脆性破坏，这就是著名的桥联增韧机理，是一个客观存在的物理现象。
因此一个合理的弱界面是有利于提高纤维增强复合材料的断裂韧性（这也从一定程度上折射了事物之间生存与交往的哲学）。因此，这就是为什么目前国内外很多学者运用纤维拔出试验来测试复合材料的界面力学性能，研究复合材料的断裂特性。