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重组竹是将竹片疏解后热压胶合而成的竹基复合材料,绿色环保、均质高强、原材料丰富,因此极具工程应用前景。加工工艺决定了重组竹具有带裂纹工作的基本特性,纤维基体分离断裂中I型裂纹是最危险的形式。应变能释放率(GIC)是表征材料断裂韧性的重要参数,准确测量记录裂纹扩展长度和荷载是计算GI的前提。本文设计了重组竹双悬臂梁(DCB)试验,用高速摄像机同步采集试件表面裂纹扩展全过程的数字图片和荷载值,通过数字图像相关计算(DIC)进行全场应变分析确定每张图片中裂尖位置,得到裂纹扩展实时长度。本文研究了初始裂纹长度0a、高度H和宽度B对断裂韧性的影响,得到以下结论:(1)重组竹I型断裂(DCB试件)沿初始裂纹方向直线扩展,次生裂纹不会导致可见的分层断裂,即只存在一个断裂面。重组竹I型断裂荷载-位移曲线分为两种类型,初始裂纹长度影响曲线类型。由于重组竹纤维桥连作用和次生裂纹的产生与扩展,荷载-位移曲线中荷载下降段较平缓,甚至出现荷载平台段和微幅的上升,从而导致应变能释放率的增大。(2)初始裂纹长度越长,临界荷载越小,张开口位移越大。临界荷载与试件高度和宽度正相关,试件高度越大,临界位移越小,试件越宽,临界位移越大。(3)通过高速摄像机和数字图像相关计算(DIC-2D系统)进行全场应变分析确定裂尖位置,给出荷载-裂纹长度曲线,发现荷载随裂纹长度几乎线性下降,且试件高度和宽度越大,裂纹扩展一段时间后荷载下降速度越快。(4)对于不同尺寸的试件,修正梁理论法中裂纹长度调整参数(35)取值跨度大,从6mm~155mm,没有明显的规律,柔度法系数n在2~3之间波动,柔度法修正系数A取值集中在20~40之间。通过基本梁理论计算得到的应变能释放率的计算结果偏高,而修正裂纹长度、通过几组柔度试验标定柔度和修正柔度法计算结果基本一致,本文重组竹应变能释放率计算结果是基于修正柔度标定法得到的。(5)初始裂纹长度对临界应变能释放率无明显影响;当高度在20mm~60mm之间时,临界应变能释放率无明显变化;当试件宽度从20mm增大到160mm时,临界应变能释放率先减小后趋于稳定,稳定时应变能释放率为1.2 N/mm,临界宽度值为60mm。(6)本文给出重组竹I型裂纹开裂时应变能释放率参考值GIini=0.4N/mm,临界应变能释放率参考值GIC=1.2 N/mm,对应应力强度因子KIin=70N/mm3/2,KIC=133 N/mm3/2。重组竹较原竹(0.3N/mm~1.1N/mm)、集成竹(0.47N/mm)、实木(0.49N/mm)和胶合木(0.63N/mm),具有较好的断裂韧性。本文建议设计DCB试件宽度取大于60mm以得到稳定的临界应变能释放率,试件厚度取20mm~40mm,长度取大于400mm以观察重组竹试件内部纤维桥连现象,达到应变能释放率稳定值。