碳纤维单向带复合材料的静动态力学性能研究
碳纤维复合材料的力学性能研究
碳纤维复合材料的力学性能研究随着科学技术的不断发展，碳纤维复合材料作为新一代优良的结构材料，受到了广泛的关注。
其独特的力学性能使其在航空、航天、汽车、体育器材等领域有广泛的应用。
本文将对碳纤维复合材料的力学性能进行研究。
材料的力学性能是评价其质量的关键指标之一。
碳纤维复合材料由纤维基体和树脂基体组成，两者相互配合，使其具备高强度、高刚度、低密度等优良的力学性能。
其中，纤维基体主要由碳纤维组成，其强度和刚度是影响材料性能的关键因素之一。
在研究碳纤维复合材料的力学性能时，人们通常会关注其拉伸性能、弯曲性能和压缩性能等方面。
首先，拉伸性能是指材料在外力作用下的抗拉强度和断裂延伸率。
碳纤维本身具备很高的强度和刚度，使得复合材料在拉伸载荷下表现出较好的抗拉性能。
其次，弯曲性能是指材料在弯曲作用下的变形能力。
碳纤维复合材料的高刚度使其在承受弯曲载荷时产生较小的挠度，从而具备较好的抗弯性能。
最后，压缩性能是指材料在承受压缩力时的变形能力。
由于复合材料的低密度和高刚度，使得其在承受压缩载荷时具备出色的抗压性能。
除了上述力学性能外，碳纤维复合材料还具备疲劳性能和冲击性能等特点。
疲劳性能是指材料在多次循环荷载下的耐久性能。
由于碳纤维的高强度和良好的疲劳寿命，使得复合材料在长时间循环荷载下仍然能够保持较好的性能。
冲击性能是指材料在受到突然冲击时的抵抗外力的能力。
由于碳纤维具备较高的强度和韧性，使得复合材料具备较好的抗冲击能力。
为了进一步提高碳纤维复合材料的力学性能，人们进行了各种探索和研究。
例如，通过改变纤维的取向和层片的排列组织方式，可以提高复合材料的强度和刚度。
同时，通过改变树脂基体的成分和添加剂，可以改善复合材料的韧性和耐疲劳性能。
此外，人们还通过研究纳米材料在碳纤维复合材料中的应用，进一步改善了其力学性能。
综上所述，碳纤维复合材料具备优良的力学性能，其拉伸性能、弯曲性能和压缩性能等方面表现出色。
同时，其具备较好的疲劳性能和冲击性能。
单向碳纤维复合材料界面力学性能测试研究
单向碳纤维复合材料界面力学性能测试研究
张立峰，王盛，乔伟林，李战，甄婷婷，王映
（ 中国民航大学 航空工程学院，天津 300300）
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
摘要： 编织陶瓷基复合材料由于复杂的纤维编织结构，其界面力学性能测试与表征较困难。为了研 究编织复合材料的界面力学性能，探明应力作用下的界面失效机制，本文设计并制备了单向模型复 合材料，开展相关单纤维压出的微纳实验。结果表明，C / SiC 采用 PyC 界面时，其界面剪切强度约 为 35 MPa。通过对纤维的压出过程进行分析，揭示了载荷作用下的裂纹萌生及扩展规律。课题研 究不仅对拓展复合材料的应用具有重要的经济意义，而且可为复合材料界面力学与断裂力学的研 究提供一定的理论和实验支撑。
Zhang Lifeng，Wang Sheng，Qiao Weilin，Li Zhan，Zhen Tingting，Wang Ying
（ School of Aeronautical Engineering，Civil Aviation University of China，Tianjin 300300，China）
第8期
张立峰等： 单向碳纤维复合材料界面力学性能测试研究
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最主要参数［4-5］。于长清［6］等研究了界面涂层对碳 纤维增强锂铝硅玻璃陶瓷复合材料力学性能的影 响，提高了碳纤维增强锂铝硅玻璃陶瓷复合材料的 抗弯强度； 付豪［7］等研究了热处理对碳纤维 / 聚酰 胺 6 复合材料界面结晶及力学性能的影响，试验发 现经过退火热处理的试样由于弱界面和应力集中的 减少会导致其界面剪切强度增加且单位体积断裂能 下降； Wang X J［8］等研究了退火工艺下，热残余应力 对纤维增强聚合物复合材料界面剪切强度的影响； Parlevliet P P［9-10］等讨论了热残余应力对热塑性复 合材料性能的影响，并且提出了几种减轻热残余应 力的机制； Yang L［11］等采用不同的方法研究玻璃纤 维-聚丙烯的界面力学强度影响因素。
复合材料静态和动态力学特性研究
复合材料静态和动态力学特性研究复合材料作为新型材料的代表，具有优异的力学性能，广泛应用于航空航天、交通运输、建筑等领域。
对复合材料静态和动态力学特性的研究，能够为其应用提供有力的理论支持和优化设计方案。
一、复合材料的静态力学特性研究静态力学特性是指在不考虑时间变化的情况下，分析复合材料的力学特性。
在静态工况下，复合材料受力的情况多种多样，需要在针对应用场景进行不同的测试和分析。
1. 拉伸性能测试拉伸测试是评估复合材料的最基本也是最常用的实验方法，其技术标准通常为ASTM D3039。
在拉伸过程中，复合材料的杨氏模量、屈服强度、极限强度、断裂应变等参数都可以得到精确的测量。
2. 压缩性能测试压缩性能测试可以评估材料在压缩负荷下的性能和破坏机理。
其技术标准一般为ASTM D695或ASTM D3410。
压缩测试中，常见的参数有压缩强度、材料的纵向变形和侧向变形等。
3. 剪切性能测试剪切力学特性对于一些特殊应用场景的复合材料至关重要。
例如，在飞机的翼面中需要考虑到碰撞时材料的承载能力，剪切强度、切变模量和队列错等剪切参数是评估剪切性能的主要方式。
4. 硬度测试硬度测试是用于对材料硬度进行评估的常用方法。
对于纤维增强复合材料，由于是一个异向性材料，硬度测试的方式往往是在不同方向上进行测试。
硬度测试技术标准一般为ASTM D785和ASTM D2240等。
二、复合材料的动态力学特性研究动态力学特性是指在考虑时间变化的情况下，分析复合材料的力学特性。
动态工况下，复合材料的强度、刚度、阻尼等性能随频率和振幅的变化而变化，需要在相应的频率范围内进行测试和分析。
1. 动态强度测试动态强度测试可以评估材料在不同的频率和振幅下的强度。
例如，在航空航天中，复合材料在垂直起飞和水平飞行中所受的载荷和振动往往非常复杂，需要评估其在不同振幅和频率下的动态强度。
2. 动态刚度测试动态刚度测试可以评估复合材料在不同频率和振幅下的刚度。
碳纤维复合材料力学性能研究进展
包 装 工 程第44卷 第21期 ·36·PACKAGING ENGINEERING 2023年11月收稿日期：2023-05-30基金项目：国家自然科学基金（12172344） *通信作者碳纤维复合材料力学性能研究进展段裕熙，张凯*，徐伟芳，陈军红，龚芹（中国工程物理研究院总体工程研究所，四川 绵阳 621999）摘要：目的 综述碳纤维复合材料这一热结构材料的力学性能研究进展，推进碳纤维复合材料的研制和应用。
方法 采用文献调研法，梳理和汇总国内外有关碳纤维复合材料力学性能的研究内容，对二维复合材料、针刺复合材料及三维编织复合材料3种结构进行性能影响因素分析。
结论 影响碳纤维复合材料静态和动态力学性能的因素主要有温度、应变率、密度等，提出应进一步开展碳纤维复合材料在多因素耦合及高温动态性能方面的研究。
关键词：碳纤维复合材料；静态力学性能；动态力学性能；三维编织复合材料 中图分类号：TB332 文献标识码：A 文章编号：1001-3563(2023)21-0036-10 DOI ：10.19554/ki.1001-3563.2023.21.005Mechanical Property of Carbon Fiber CompositesDUAN Yu-xi , ZHANG Kai *, XU Wei-fang , CHEN Jun-hong , GONG Qin(Institute of Systems Engineering, China Academy of Engineering Physics, Sichuan Mianyang 621999, China) ABSTRACT: The work aims to explore recent advancements in the mechanical properties of carbon fiber composites for thermal structural applications, with the objective of promoting the development and utilization of carbon fiber composites. Through a comprehensive literature review, the current research status on the mechanical properties of carbon fiber composites was summarized, and the factors affecting the static and dynamic mechanical properties of 2D composites, needled composites, and 3D woven composites were analyzed. The results indicate that factors affecting the static and dynamic mechanical properties of carbon fiber composites include temperature, strain rate, density, et al. And further investigations are necessary in multi-factor coupling and high temperature dynamic properties of carbon fiber composites. KEY WORDS: carbon fiber composite; static mechanical properties; dynamic mechanical properties; three-dimensional weaving composite碳纤维由有机纤维经过一系列热处理转化而成，它是含碳量高于90%的无机高性能纤维，既具有碳材料的固有本征，又兼具纺织纤维的柔软可加工性。
复合材料的动态力学性能与性能研究
复合材料的动态力学性能与性能研究在当今的材料科学领域，复合材料以其卓越的性能和广泛的应用前景备受关注。
复合材料是由两种或两种以上不同性质的材料，通过物理或化学的方法组合在一起而形成的一种新型材料。
其动态力学性能是评估复合材料在实际应用中表现的关键指标之一。
复合材料的动态力学性能主要包括材料在动态载荷下的响应，如应力、应变、弹性模量、阻尼特性等。
这些性能对于复合材料在航空航天、汽车、体育器材等领域的应用至关重要。
在航空航天领域，飞机的结构部件需要承受复杂的动态载荷，如飞行中的振动、冲击等。
具有良好动态力学性能的复合材料能够有效地减轻飞机的重量，提高飞行效率，同时保证结构的安全性和可靠性。
例如，碳纤维增强复合材料在飞机机翼和机身的应用中，能够显著降低结构重量，提高燃油效率。
汽车工业中，为了提高汽车的性能和燃油经济性，减轻车身重量是一个重要的途径。
复合材料的应用可以在减轻重量的同时，提供良好的抗冲击和抗振动性能，提升汽车的舒适性和安全性。
比如，一些高端汽车品牌在车身和底盘部件中使用了复合材料，以改善车辆的动态响应。
体育器材方面，如自行车车架、网球拍、高尔夫球杆等，复合材料的动态力学性能直接影响着运动员的表现。
具备合适弹性和阻尼特性的复合材料器材能够更好地传递能量，提高运动效率，减少运动员的疲劳。
复合材料的动态力学性能受到多种因素的影响。
首先是增强材料和基体材料的性质。
增强材料如碳纤维、玻璃纤维等具有高强度和高模量，而基体材料如环氧树脂、聚酯树脂等则提供了韧性和粘结性能。
不同的增强材料和基体材料组合会导致复合材料性能的差异。
其次，复合材料的制备工艺也对其动态力学性能产生重要影响。
例如，纤维的排列方式、复合材料的成型方法等都会改变材料内部的微观结构，从而影响其力学性能。
此外，环境条件如温度、湿度等也会对复合材料的动态力学性能产生不可忽视的作用。
在高温或高湿度环境下，复合材料的性能可能会发生变化，这在一些特殊应用场景中需要特别考虑。
碳纤维增强复合材料制备及其力学性能分析
碳纤维增强复合材料制备及其力学性能分析碳纤维增强复合材料是一种高性能的工程材料，其力学性能优异，因此广泛应用于汽车、航空航天、体育器材等众多领域。
本文将对碳纤维增强复合材料的制备及其力学性能进行分析。
一、碳纤维增强复合材料制备碳纤维增强复合材料的制备过程包括预处理、预浸、挤出成型和固化四个步骤。
1.预处理首先要进行的是碳纤维的表面处理，以提高其在树脂中的分散度和界面性能。
通常采用的表面处理方法有电弧放电、等离子体处理和化学处理等。
2.预浸将经过表面处理的碳纤维放置在树脂浸润槽中，使其充分浸润，形成预浸料。
预浸料的配方通常是30%～50%的树脂，剩余为固体颗粒如碳纤维、填充料和固化剂等。
3.挤出成型将预浸料置于挤出机中进行挤出成型。
通过不断旋转的螺旋挤出头，将材料挤出并压实，形成成型件。
挤出过程中需要控制温度和压力，以保证成型件质量。
4.固化将挤出成型的件放入固化炉中进行固化。
通常固化时间和温度均需控制，以保证材料的固化度和力学性能。
二、碳纤维增强复合材料力学性能分析碳纤维增强复合材料具有很高的强度、刚度和低密度等优点，因此应用领域十分广泛。
其力学性能通常分为强度、刚度和疲劳三个方面。
1.强度碳纤维增强复合材料的强度具体可分为拉伸强度、压缩强度、剪切强度和弯曲强度等。
其中，拉伸强度是该材料的最大强度指标，引强强度也是一个很好的指标。
此外，断裂韧性、夹层剪切强度和冲击强度也是衡量强度的指标。
2.刚度碳纤维增强复合材料的刚度主要指该材料的弹性模量和剪切模量。
弹性模量是衡量该材料抵抗形变能力的能力指标，即杨氏模量，剪切模量则是衡量该材料抵抗剪切、扭矩变形能力的能力指标。
3.疲劳碳纤维增强复合材料的疲劳指标分为疲劳极限、疲劳损伤阈值和疲劳寿命。
其中，疲劳极限是材料能承受的最大循环载荷，疲劳损伤阈值是指材料的循环载荷量，其导致的裂纹扩展损伤是初始裂纹尺寸的特定百分比。
总之，通过合理的制备和分析，碳纤维增强复合材料可以具有优异的力学性能，为各种领域的工程应用带来创新和改变。
碳纤维增强复合材料的力学性能研究
碳纤维增强复合材料的力学性能研究随着科技的发展和人们对材料性能要求的不断提高，碳纤维增强复合材料作为一种新型材料，逐渐受到了人们的关注和研究。
碳纤维增强复合材料的优点在于具有轻质、高强和高刚性等特点，因此在航空航天、汽车和体育器材等领域得到了广泛应用。
本文将围绕碳纤维增强复合材料的力学性能展开讨论，并分析其优点与不足。
一、碳纤维增强复合材料的力学性能研究碳纤维增强复合材料是由无定形材料和纤维增强材料组成的一种粘合材料。
其力学性能是影响使用效果的重要因素。
在实际应用中，碳纤维增强复合材料的力学性能主要表现在强度、刚度、韧度和疲劳寿命等方面。
下面将对这些方面进行详细讨论。
1. 强度碳纤维增强复合材料的强度是指在外力作用下，材料发生断裂前所能承受的最大应力。
由于其结构特殊，具有纤维对外界应力的抗拉能力，因而其强度很高。
实验表明，碳纤维增强复合材料的抗拉强度约为1500 MPa。
而同样条件下的钢材和铝材抗拉强度只有400 MPa左右，而且在高温、腐蚀等恶劣环境下，铝材和钢材的强度更低，而碳纤维增强材料的强度不变，还会增加。
2. 刚度碳纤维增强复合材料的刚度是指在外界力作用下，材料抵抗形变的能力。
由于其纤维本身刚度很高，因此材料的刚度也很高。
实验结果表明，碳纤维增强复合材料的弹性模量约为210 GPa，而同样条件下的钢材和铝材弹性模量分别为200 GPa 和70 GPa左右。
因此，在需要使用刚度较高的场合下，碳纤维增强复合材料具有较好的应用前景。
3. 韧度碳纤维增强复合材料的韧度是指在受力时，材料离开弹性阶段到断裂之前所需要的功。
与强度和刚度不同，碳纤维增强复合材料的韧度较低。
这是由于该材料虽然具有纤维与增强材料的双重优势，但其内部结构复杂度很高，存在许多微小裂缝，因此材料整体的韧性有所下降。
实验结果表明，碳纤维增强复合材料的韧度约为25-50 kJ/m2，而同样条件下的钢材和铝材韧度分别为200 kJ/m2和10-20 kJ/m2左右。
碳纤维复合材料的力学性能与应用分析
碳纤维复合材料的力学性能与应用分析第一章：引言碳纤维复合材料是一种具有优异力学性能的高强度材料。
它由碳纤维和树脂基体组成，具有密度低、刚度高、强度高、耐疲劳性好等优点。
因此，碳纤维复合材料在航空、航天、汽车、船舶等领域有着广泛的应用前景。
本文将对碳纤维复合材料的力学性能及其应用进行分析和探讨，以期帮助人们更好地了解该材料。
第二章：碳纤维复合材料的力学性能2.1 碳纤维的力学性能碳纤维是碳纤维复合材料的主要组成部分，它具有很高的强度和刚度，也叫做纤维增强材料。
碳纤维的强度取决于其直径和生长方向，通常其直径小于10微米。
随着直径的减小，碳纤维的强度和刚度会增加。
碳纤维还具有很好的耐疲劳性能和耐腐蚀性能。
2.2 树脂基体的力学性能树脂基体是碳纤维复合材料的另一部分，它可以密封和固定碳纤维，还可以起到传递均匀载荷的作用。
树脂基体通常是环氧树脂或聚酰亚胺树脂。
环氧树脂具有优良的成型性能和加工性能，而聚酰亚胺树脂具有很好的耐高温性能和耐热冲击性能。
2.3 碳纤维复合材料的力学性能碳纤维复合材料的力学性能取决于碳纤维和树脂基体的性质和结构。
它的强度和刚度随纤维体积分数和方向变化而变化，而断裂韧性则取决于树脂基体的性质和结构。
碳纤维复合材料的强度和刚度往往比金属材料高，但断裂韧性较差。
第三章：碳纤维复合材料的应用3.1 航空领域碳纤维复合材料在航空领域的应用非常广泛。
它们常用于制造飞机机身、翼面和垂直尾翼等部件。
与传统金属材料相比，碳纤维复合材料具有重量轻、寿命长、耐疲劳性强等优点。
同时，碳纤维复合材料也可以降低飞机的燃油消耗和环境污染。
3.2 汽车领域汽车制造商也开始广泛地采用碳纤维复合材料。
碳纤维复合材料的轻量化特性可以降低汽车的油耗和排放量，同时还可以提高汽车的性能和安全性。
如日本的丰田公司在其旗下的超级跑车“雷克萨斯LFA”中采用了大量碳纤维复合材料。
3.3 船舶领域碳纤维复合材料在船舶领域的应用也在不断增加。
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磅歼维单向带复合材科的#动态力学性能研究黄亚烽，孟宪明，吴昊，张赛，方锐，郑崇嵩，王朋，杨智然(中国汽车技术研究中心，天津300300)摘要：随着碳纤维材料在诸多领域的应用日益广泛，其细观承载结构导致的各向异性及应变率效应也逐渐引起研究人员的重视。
针对性地研究了碳纤维单向带复合材料的各向异性力学特性。
采用材料静态与动态力学试验机对纤维方向为0°和90°的样件进行了静、动态力学测试，结合数字图像相关方法与复合材料细观结构特征，分析了其静、动态力学参数及变形行为，为之后的应用设计及仿真分析提供了物理依据与力学结果。
试验结果表明，碳纤维单向带材料在相同纤维方向不同应变率测试条件下的力学行为趋势基本一致，屈服强度和抗拉强度随着应变率的升高均有升高趋势。
0°与90°加载方向表现为强各向异性：弹性模量分别为99. 7和6.0 G Pa，泊松比分别为0. 33和0. 012,抗拉强度分别为1 950和71M Pa。
关键词：化学纤维工业；力学；碳纤维；各向异性；应变率效应；动态力学特性中图分类号：TB 332 文献标志码：AStatic and Dynamic Mechanical Properties of Unidirectional Carbon CompositeH U A N G Yafeng !M E N G X i a n m i n g，W U H ao,Z H A N G S a i，F A N G R u i，Z H E N G C h o n g s o n g，W A N G P e n g，Y A N G Zhinrn(China A u t o m o t i v e Te c h n o l o g y O Research Center ,Tianjin 300300 ,China)Abstract:W i t h the application of carbon fiber materials in m a n y fields，the anisotropy and str microstructure has gradually arouse the attention of the researchers. T h e paper is focused o n the anisotro nidirectional carbon fiber composite. T h e static and d y n amic mechanical behaviors of 0°and 90°samplesstatic a nd d ynamic test machinces. W i t h digital image correlation m e t h o d and microstructure，the mechanical parameters andbehaviors are analyzed，providing the physical basis and mechanical results for future application design and simulation ana--ysis. T h e experimental results s h o w that the trend of mechanical behavior is basically the s a m e under the s a m e loading direction. T h e yield strength and tensile strength increase with the strain rate. T h efiber composite of 0〇and 90°shows obvious anisotropy： the elastic m o d u l u s is 99. 7 and 6. 0 G P a，the ratio of Poisson i s 0. 33and 0. 012，tensile strength is 1 950 and 71 M P a.Key words：chemical fiber industry，m e c h a n i c s，carbon fiber，anisotropy，strain rate effort，dynamic mechanical erties由于温室效应、能源危机和环境污染等全球性问题日益严重，作为国民经济的重要支柱产业，交通 领域尤其是汽车工业是节能减排的重中之重。
整车 轻量化不但能实现节能减排，也是提升产品竞争力 的重要途径。
碳纤维复合材料具有轻质、高强度、高 模量、耐腐蚀、耐疲劳、可设计性强、结构尺寸稳定和 能够大面积整体成型等优点，是整车轻量化中非常优秀的材料选择[1]。
随着碳纤维产业的低成本化进 程，碳纤维逐渐替代玻璃纤维成为整车轻量化的主题材料，在整车设计研发中占有越来越重要的地位[2]。
整车碳纤维复合材料应用从表面覆盖件逐渐拓 展到内部结构件，准确表征碳纤维材料的拉伸强度、拉伸模量、泊松比和应变率效应等静、动态力学性能，在整车安全研究、仿真设计和生产应用中具有越 来越重要的意义。
碳纤维材料是典型的连续纤维复合材料，不同 编织方式对其力学性能有非常大的影响，一般有如 下几种编织形式：单向带编织、双向平纹编织、斜纹 编织、三维编织、纬编针编织和经编针编织。
碳纤维 单向带复合材料是指在经向分布着大量碳纤维丝束，承担材料的主要承载能力，在纬向上只有起固定 作用的少量的碳纤维纱。
本文对碳纤维单向带6层 层合板进行测试分析，研究了 0°和90°这2种加载方 向的静、动态力学行为[34]。
1试验方法与试样尺寸1. 1试验方法材料准静态拉伸试验在CMT5205型电子万能 试验机上进行，测试精度为0.4g级，最大测试载荷 为200 kN。
动态拉伸试验在HTM16020高速动态 试验机上进行，测试精度为0.4g级，最大测试载荷2 000图4断裂前瞬时图像从碳纤维单向带复合材料的细观结构变形分析 上可以看出，0°主方向上排布着大量的纤维束，在0° 加载过程中这些纤维束是主要的承载材料。
随着外 载荷的增大碳纤维自身的抗力增加，当达到纤维本 身的抗拉强度时，纤维束中的纤维丝由于本身随机 性在不同位置出现断裂，此时的外载荷已超过树脂 基体及界面本身的承载能力，树脂基体及界面随之 破坏，试件宏观表现为脆性断裂特征[9]。
由于碳纤 维丝呈现的多位弹性材料特征，因此随着测试应变 率的升高，其应力滞后效应比较显著，表现为随着应 变率的升高其屈服强度、抗拉强度以及弹性模量均有升高趋势。
2.2 90°加载方向的性能分析碳纤维单向带材料在90°加载方向不同应变率 测试条件下的真应力-应变曲线如图5所示，断裂前 瞬时图像如图6所示。
从图5和图6中可以看出， 材料在不同应变率测试条件下曲线呈现的趋势基本 一致，与0°加载方向相比，在90°加载方向能够观测 到较明显的屈服点，材料在屈服之前处于完全弹性 阶段，随后载荷上升趋势放缓，出现平滑上升的塑性 段，之后试件横向断裂，整个试件在试验测试中未观 测到明显颈缩。
真应力-应变曲线与硬质树脂材料 的力学特性类似，可见在90°加载方向上树脂材料 为主要的力的承载材料。
随着测试应变率的升高， 曲线整体、屈服强度和抗拉强度呈现上升趋势，最高 抗拉强度为[1 M Pa ，远小于0°加载方向的抗拉强 度。
图3 0°加载方向试件真应力-应变曲线图5000.0000.0030.0060.009应变0.0120.0150.018为100 k N ，测试速率为0〜20 m /s 。
米用PH O -TRON SA y Z 高速相机采集试件全场变形信息，满像素为1 024 X 1 024,最大采集频率为220 000FPS 。
准静态拉伸试验参考标准GB /T 3354—2014,动态拉伸试验参考标准ISO 26203 — 2 — 2011[5]。
参考汽车实际使用工况中的应变率范围，除准 静态拉伸试验外，动态拉伸选定4种应变率分别为: 1/s 、10/s 、100/s 和500/s [6]。
考虑碳纤维复合材料 离散型，为保证测试数据可靠，适当增加测试样条数 量[7]。
由于碳纤维复合材料本身脆性较强，且断裂 位置难以提前确定，本文采用数字图像相关方法对 测试段全场力学行为进行求解分析[8]。
试验前对试 件进行喷斑处理，结合试验机采集数据求解碳纤维 复合材料层合板弹性模量、泊松比、屈服强度和真应 力-应变曲线等结果。
1.2试样尺寸本文所用碳纤维单向带材料层合板由6层国产T 700碳纤维单向带粘接而成，厚度为（1. 9±0. 1) mm 。
拉伸试件为矩形样板试件，图样如图1所示。
为保证试件内部纤维连续性，动态拉伸试件仅开1 个固定孔（见图2)。
图1拉伸试件40 一._^40^2230_________________________9图2动态拉伸试件2试验结果与分析2.1 0°加载方向的性能分析碳纤维单向带材料在0°加载方向不同应变率 测试条件下的真应力-应变曲线如图3所示，断裂前 瞬时图像如图4所示。
从图3和图4中可以看出， 材料在不同应变率测试条件下曲线趋势基本一致， 在屈服之前处于完全弹性阶段#這后进入塑性阶段， 载荷上升趋势放缓，迅速达到抗拉强度；进而整体突 然劈裂破坏，整个试件未观测到颈缩。
曲线组真应 力-应变关系主要为弹性，塑性段很短，表现为硬质 脆性材料特性。
随着应变率的升高，曲线整体出现 上升趋势，屈服强度、抗拉强度以及弹性模量具有升 高趋势，最高抗拉强度达到1 950 M Pa 。
图590°加载方向试件真应力-应变曲线图图6断裂前瞬时图像从碳纤维单向带复合材料的细观结构变形分析 上可以看出，在碳纤维单向带复合材料的细观结构中，除了碳纤维丝以外，其余都由基体树脂组成，当加载方向与碳纤维丝成90°方向时，树脂基体是此碳纤维单向带复合材料的主要承载材料，随着外载 荷增加，如果碳纤维丝与基体树脂的界面粘合强度大于树脂本身强度时，断裂位置发生在树脂内部，此 时的抗拉强度为树脂自身的强度，如果碳纤维丝与 基体树脂的界面粘合强度小于树脂本身强度时，断 裂位置发生在碳纤维丝与基体树脂的界面，此时的 抗拉强度为碳纤维丝与基体树脂的界面强度。