近日,美国哈佛大学锁志刚院士与西安交通大学唐敬达副教授等人在固体力学旗舰期刊Journal of the Mechanics and Physics of Solids发表题为“How does glass fabric tear under cyclic force?” 的文章,研究了玻璃纤维织物在循环载荷下的撕裂行为,绘制了玻璃纤维织物的三种典型撕裂模式与样品尺寸及载荷幅值的相图。希望这项工作将引起更多的对于纤维织物和纤维增强复合材料的断裂和疲劳的行为的关注,有助于抗疲劳织物和纤维增强复合材料的研究。
图6中,空心方点表示单调载荷下撕裂力的均值,实心方点表示循环载荷下的数据点。对应每个给定宽度的玻璃纤维织物试样,均存在一个临界力Fc和一个门槛值力Fth。临界力为在单调荷载下玻璃纤维织物撕裂的峰值力。给试样施加一个幅值为F的循环力,若幅值低于门槛值力Fth,那么循环加载无法使织物发生疲劳裂纹扩展。若Fth < F < Fc,则玻璃纤维织物会在一定周数后撕裂。对于较宽的试样,门槛值力与临界撕裂力的差值较大,Fth<<Fc。门槛值力与单根纱线抽出峰值力相近,且随纱线长度的增加而增大。这表明,在循环荷载作用下,裂纹的疲劳扩展是由于横向纱线的抽出引起的。
论文链接: Fengkai Liu, Zhigang Suo, Jingda Tang, How does glass fabric tear under cyclic force? Journal of the Mechanics and Physics of Solids, 2022, 158,104659. https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0022509621002921