[发明专利]用于复合材料III型断裂能量释放率测试的试验装置及方法

权利要求书

1.一种用于复合材料III型断裂能量释放率测试的试验装置，其特征在于：装置由上下两个扭转夹持装置构成，其中两个扭转夹持装置对称放置，上方扭转夹持装置包括顶部夹持端(1)和上圆孔方盘(2)，上圆孔方盘(2)固定安装在顶部夹持端(1)上；

下方扭转夹持装置包括底部夹持端(4)和下圆孔方盘(3)，下圆孔方盘(3)固定安装在底部夹持端(4)上；

所述的上圆孔方盘(2)上表面平整，下表面设置方形凸起台阶和凸起圆环，方形凸起台阶的边长和圆环外径均为D，上圆孔方盘(2)中部置有一直径为d的上下贯通圆孔；所述的下圆孔方盘(3)下表面平整，上表面设置方形凸起台阶和凸起圆环，方形凸起台阶的边长和圆环外径均为D，下圆孔方盘(3)中部置有一直径为d的上下贯通圆孔。

2.一种用于复合材料III型断裂能量释放率测试的测试方法，采用的测试装置由上下两个扭转夹持装置构成，其中两个扭转夹持装置对称放置，上方扭转夹持装置包括顶部夹持端(1)和上圆孔方盘(2)，上圆孔方盘(2)固定安装在顶部夹持端(1)上；

下方扭转夹持装置包括底部夹持端(4)和下圆孔方盘(3)，下圆孔方盘(3)固定安装在底部夹持端(4)上；

所述的上圆孔方盘(2)上表面平整，下表面设置方形凸起台阶和凸起圆环，方形凸起台阶的边长和圆环外径均为D，上圆孔方盘(2)中部置有一直径为d的上下贯通圆孔；所述的下圆孔方盘(3)下表面平整，上表面设置方形凸起台阶和凸起圆环，方形凸起台阶的边长和圆环外径均为D，下圆孔方盘(3)中部置有一直径为d的上下贯通圆孔，其特征在于包括以下过程：

步骤1、制备纯III型断裂模式复合材料试验件(6)，在试验件中部放置带直径为d的圆孔的方形聚酯薄膜(6-2)，圆孔区域试验件顶层(6-1)和试验件底层(6-3)相互粘接在一起，在聚酯薄膜(6-2)区域形成试验件(6)内部分层区域；

步骤2、将上圆孔方盘(2)安装在顶部夹持端(1)，将下圆孔方盘(3)安装在底部夹持端(4)上；

步骤3、将试验件(6)上表面与上圆孔方盘(2)的下表面粘接在一起，使试验件(6)圆孔区域与上圆孔方盘(2)的圆孔重合，并进行固化；

步骤4、将试验件(6)下表面与下圆孔方盘(3)的上表面粘接在一起，使试验件(6)圆孔区域与下圆孔方盘(3)的圆孔要重合，并进行固化；

步骤5、操作扭转试验机上下夹头分别夹紧顶部夹持端(1)和底部夹持端(4)，根据材料属性设定加载速率，开始试验，扭转试验机在夹持端施加扭矩，直至实验件破坏时的扭矩载荷为T，则材料的III型应力强度因子K_III近似计算公式为

则III型断裂能量释放率G_III根据应力强度因子计算，

其中，G为材料的剪切模量。