航空材料的疲劳、断裂和冲击性能试验结果

复合材料比金属材料具有更好的抗疲劳性能和更高的比强度和比刚度，在一些军民用产品的动部件中也得到了大量应用，主要起到承受疲劳载荷和减重的功效。这些产品在设计和研制过程中需要重点考虑其疲劳性能，例如直升机复合材料旋翼、风力发电机的桨叶等。尽管复合材料得到了大量应用，其性能仍然存在一些致命的缺点，例如，由树脂基体、树脂和纤维界面决定的复合材料的层间性能，与由纤维主导的性能相比，其层间性能较差，易出现层间分层失效。为此，采用层间断裂韧性来表征复合材料抵抗层间分层断裂的能力；复合材料的压缩性能对面外冲击损伤特别敏感，因此冲击后压缩性能往往作为确定压缩设计许用值和复合材料损伤容限性能的重要参考；有机玻璃受疲劳载荷作用易出现银纹，引发裂纹并导致失效，通常用疲劳S-N曲线来表征有机玻璃的疲劳行为。因此，复合材料和有机玻璃的疲劳性能、断裂韧性和裂纹扩展特性等是相关研究者关注的焦点。

大量的试验研究发现，有机玻璃的平面应变断裂韧度和疲劳裂纹扩展性能试验中，在预制裂纹和裂纹扩展阶段，因有机玻璃的非均质性使裂纹前缘和裂纹面均出现异于金属的非对称性和畸形，因此，严格地说，按照金属的试验方法来判断有机玻璃试验结果的有效性值得商榷。目前有机玻璃的平面应变断裂韧性试验主要参考HB 5268—1983《有机玻璃板材断裂韧度试验方法》，也可参考本书第13章的相关内容。有机玻璃的疲劳裂纹扩展试验可参考航材院标准Q/6S 1906—2003，也可参考本书第14章的相关内容。(www.xing528.com)

本章主要介绍聚合物基复合材料（以下简称复合材料）的疲劳试验、层间断裂韧性试验，有机玻璃的拉伸疲劳试验及复合材料的冲击后压缩（CAI）性能试验。