碳纤维复合材料因其高比强度、高比模量及出色的耐疲劳性能，在航空航天、汽车制造、体育器材等gao端领域得到了广泛应用。然而，这种材料层与层之间的结合强度——即层间性能，往往是其力学性能的“阿喀琉斯之踵"。在受到垂直于层合方向的力时，极易发生分层（剥离）破坏，从而导致结构失效。

因此，精确评估碳纤维复合材料的层间断裂韧性，对于材料研发、质量控制和结构安全设计至关重要。今天，小编就为大家详细介绍一种常用的测试方法——层间断裂（剥离）测试，帮助大家深入理解其原理与操作。

一、测试原理

层间断裂测试，其核心目的是测量复合材料层合板的I型层间断裂韧性（GIC）。I型断裂也称为张开型断裂，是最常见且危险的破坏形式。

测试通常采用双悬臂梁（DCB）试样。其基本原理是：预制了初始裂纹的矩形试样，在两端施加一对大小相等、方向相反的力，使试样如同两根悬臂梁一样被“撕开"。随着载荷增加，裂纹会沿着层间扩展。通过连续记录载荷和裂纹张开位移，我们可以绘制出载荷-位移曲线。结合特定的数据模型，即可计算出层间断裂韧性GIC值，该值代表了材料抵抗分层裂纹扩展的能力。

二、测试标准

ASTM D5528 - 《聚合物基复合材料模态I层间断裂韧性标准试验方法》

ISO 15024 - 《纤维增强塑料复合材料——模态I层间断裂韧性GIC的测定》

三、检测设备与条件

1、KZ-68SC-05XY万能材料试验机

2、定制工装夹具

上夹具： 为定制工装，专门设计用于牢固夹持DCB试样的上臂。

下夹具： 采用双边锁紧夹具，同样用于夹持试样下臂。这种双边设计确保了受力均匀，防止试样在夹持处打滑或损坏。

3、视频引伸计

与传统接触式引伸计不同，视频引伸计通过非接触式光学测量，实时追踪裂纹jian端的张开位移。它能更精确地测量裂纹长度和张开位移，避免了接触测量对试样造成的干扰。

4、试验条件

样品名称： 碳纤维复合材料

试验温度： 室温 (23±2°C)

试验速度： 5 mm/min （该速度在标准推荐范围内，能保证裂纹稳定扩展，而非瞬间断裂）

四、测试流程

1、试样制备： 依据标准，从碳纤维复合材料板上切割出规定尺寸的矩形DCB试样。在试样的一端嵌入一层薄薄的聚四氟乙烯薄膜，以预制一个初始裂纹。在试样两侧抛光并标上精细的刻度线，便于视频引伸计识别和追踪裂纹长度。

2、设备安装与校准

将定制的上、下夹具分别安装到拉力试验机的横梁和基座上。

安装并校准视频引伸计，确保其视野清晰，能准确捕捉试样上的刻度线。

3、装夹试样

小心地将DCB试样的上、下臂分别装入上、下夹具中，确保试样对中，且初始裂纹与加载线对齐。均匀拧紧夹具，避免过紧压碎试样。

4、开始测试

在控制软件中设置测试参数，包括试验速度（5mm/min）和终止条件（如载荷下降至峰值的一定百分比或裂纹扩展至一定长度）。

启动试验机，横梁将以恒定速度向上移动，对试样施加剥离力。视频引伸计同步开始工作，记录载荷、位移及实时的裂纹长度。

5、数据采集与处理

试验软件会自动记录整个过程中的载荷-位移数据，并生成曲线。

测试结束后，根据标准（如ASTM D5528推荐的修正梁理论法、柔度法等）将采集到的载荷、位移和裂纹长度数据代入公式，计算得到材料的I型层间断裂韧性GIC值。

6、结果分析

观察载荷-位移曲线的形状，可以判断裂纹扩展的稳定性（如是否出现“粘滑"现象）。

计算出的GIC值是评价该批次碳纤维复合材料抗分层性能的关键指标。

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