复合材料接头拉伸试验 · 3D-DIC 全场应变测量

项目背景

复合材料连接结构是典型的高应力集中部位，失效往往起始于接头区域的局部应变集中，而并非发生在材料本体。本项目的目的是通过拉伸试验结合全场应变测量，比较不同接头形式下的承载能力与失效特征。

试验方案

测量方法

试验采用载荷与全场应变同步采集方案：万能试验机记录载荷—位移响应，三维 DIC 系统同步记录接头区域表面变形，逐帧重建应变场。这样可以在得到宏观承载曲线的同时，定位应变集中的起始位置与演化过程。

关键结果

• 8 组试样均完成有效加载并获得完整载荷—位移曲线

• M8 接头抗拉强度 63.92 MPa，为全组最高

• 接头形式对强度的影响，明显超过材料本身差异带来的影响

• DIC 全场数据清晰呈现了接头区域的应变集中位置

结论与启示

本项目的核心结论是：复合材料连接结构的承载能力，主要由接头形式决定，而非材料本体。这一判断对设计的意义在于——在材料牌号已经确定的情况下，优化接头几何与连接方式仍然是提升结构承载能力的有效路径。

同时，DIC 全场测量提供了常规单点测量无法给出的信息：应变集中的位置与程度。若仅依赖应变片，很可能遗漏真正的失效起始点。

本项目使用的设备

• Instron 5982 电子万能试验机（最大载荷 100 kN 级）

• VIC-3D 三维 DIC 全场应变测量系统（精度 0.005 mm）