垂直界面裂纹断裂力学问题的实验研究.pdfVIP

维普资讯 2＼一4 镕 29 镕 2期L 力 学 学 报 v0J．29 N0．2 1997 卑 3 月 ACTA MECHANICA SINICA March．1997 垂直界面裂纹断裂力学问题的实验研究 ，· 气加(拿大，Ryerson理工太学机械工程系)宇L／6‘一，，／ A摘要用实验方法研究了具有垂直界面方向裂纹的界面断裂力学问题 ． 根据实 量 垂一 直～ 比较和讨论 ．· 界一 关键词 实验断裂力学 云纹干涉法 牟纹一 引 言 在界面断裂问题中，有一些情况是属于裂纹方向与界面垂直或形成夹角的断裂模型．如镀 层和涂层材料以及傲电子结构中出现 的表面裂纹 ；复合结构中纤维或纤维层所出现的裂纹等都 属于这一类断裂模型．文 [16】分别用理论分析或数值计算的方法讨论了垂直界面裂纹尖端区 域的奇异性阶数和应力强度因子．文 7【1在前人工作的基础上进一步给出了位移场和应力场的 一 般表达式．在 已有的研究工作中实验方面的工作较少 0【一，而且在这些实验工作中大多是借 用了均匀材料的一1／2阶应力奇异性求裂尖的应力强度因子．本文工作的 目的是用实验的方法 对这类断裂模型进行研究．根据实验得到的位移场对应力奇异性、角位移分布、应力强度因子 等进行分析，并将实验结果与理论结果进行比较和讨论． 1 实 验 本文所采用的试件由3块环氧树脂材料粘接而成，调整环氧粘接剂中的配比，使其固化后 的材料性能与材料 2相接近，粘接层 的厚度大约为0．0lI12／11左右 ；两种材料的力学性能与试件 尺寸分别如表 1和图1所示．试件受纯弯曲载荷M =1．62Nm作用．由云纹干涉法原理可知 ： 物体表面任意点 (Y)的位移值可表示为 ： 苦 u = (1) 图 1双材料试件 Fig．1 Dimensionofbimaterialspechnen )国家 自然科学基金和国家教委基金资助项 目． 1996~i-i0收蓟第一藕，1996-05-28收到修改稿 { ’ ， ‘ 维普资讯 第 2期 亢一澜等 ：垂直界面裂纹断裂力学问题的实验研究 — — 其中 (，)， (，)分别为该点在 ，Y方向的位移值；虬 ，Ⅳ 为该点条纹级次；，为试件 栅频率，，：S001／mm，实验中利用其 2级衍射，故倍增系数为4；图2为放大的云纹干涉照 片；实验灵敏度为 0．417gm，即相邻条纹问的相对位移是 0．417#m． 一 裹 1 两种材料 的力学性质 Table1 Propertiesofthetwomat