基于CT纤维增强复合材料三维变形场的测量与分析

毛灵涛¹，魏凯²，朱子岩³，刘海洲³

1. 煤炭资源与安全开采国家重点实验室2. 北京住总集团有限责任公司3. 中国矿业大学(北京)力学与建筑工程学院

摘 要：利用工业计算机层析技术(Computed Tomography,简称"CT")和自制的加载装置,实现了玻璃纤维增强复合材料试件三点弯曲加载过程的原位扫描,获取了不同加载阶段的CT图像。采用数字体图像相关法(Digital Volume Correlation,简称"DVC")测量分析了试件内部三维位移场和应变场,揭示了试件内部的应变演化特征及破坏机理。纤维增强复合材料内部细观结构特征可以作为变形信息的载体,实验中测量精度为0.063体素(2.8μm)。DVC获取的位移场及应变场分布能直观反映试件内部的结构特征,由横向切应变的分布显示出在试件破坏前已产生了剪切带,最终导致试件在该区域产生层间开裂。此外,由横截面位移分布验证了因横向切应力而导致截面产生翘曲的现象。结果表明,DVC法与工业CT结合所得测量结果能够直观地反映出复合材料内部结构的变形特征,为研究材料内部变形破坏及验证理论模型提供了新方法。

关键词：纤维增强复合材料;工业CT;三点弯曲实验;数字体图像相关法;内部三维应变场;