1、能量釋放率及其測試目的

能量釋放率（Energy release rates ）作為斷裂力學特征值在復合材料的表征中起著重要作用。該特征值被定義為在已知距離上傳播裂紋所需的每單位表面能量。測試結果得到的是描述層壓板裂紋擴展靈敏度的值。

 

在測量過程中，需要對負載應用的類型進行區分：

模式I：開裂（crack opening）

模式II：平面內剪切（in-plane shear）

模式III：橫向于層壓板平面的扭轉載荷（torsional loading transverse to the laminate plane）

其中，模式I中能量釋放率的測量是最常用的，ISO、ASTM和EN標準等中都有描述.ASTM描述了一種混合模式方法，它是模式I和模式II的組合，具有可變的模態比例。

 

2、模式I類型的測量

模式I能量釋放率通常用DCB（雙懸臂梁）試樣測量。這里使用的試樣在平面內方向上有一個裂紋，例如，在層壓過程中插入的塑料箔會產生裂紋。負載可以通過固定在縫隙中的負載塊、鉸鏈或特殊支架施加。

在試驗過程中，以十字頭行程測量裂紋開度，并通過試件腿變形量進行修正。引入的能量是通過變形測量力的積分來計算的。裂紋擴展在試件側面被直觀地記錄下來。

裂紋長度可由機器操作員手動計算，操作員可使用放大鏡查看試樣的標記面。為了更好地實現測量的可追溯性，使用了數字放大鏡，隨著裂紋的發展，放大鏡沿著試樣進行引導，并記錄測量的視頻。

 

該視頻與測試曲線逐幀同步，這意味著測試可以在完成后進行驗證，并在必要時進行校正。根據使用的標準不同，測試順序和評價也不同。

有關該測試的主要標準包括ISO 15024、ASTM D5528、AITM 1-0005、AITM 01-0053、波音BSS 7273、CRAG方法600、NASA方法RP 1092 ST-5、ESIS TC 4等。

3、模式II類型的測量

模式II載荷可在彎曲試驗和帶缺口試樣的拉伸和壓縮試驗中應用和測量。模式II能量釋放率的測量被標準化為彎曲試驗。彎曲試驗中產生的剪切應力用于擴展裂紋。

 

試樣用單端缺口彎曲（single end notch bending，SENB）表示，但端缺口彎曲度（end notch flexure，ENF）也是常用術語。撓度是通過十字頭行程（校正剛度）或使用一個位移傳感器中心連接進行測量的。

裂紋起裂點的特征是最大力。測量結束時，將試樣在液氮中冷卻，然后完全破碎，以測量斷裂表面。

4、混合模式彎曲（MMB）

混合模彎曲可以在單向層合板上測量。I型和II型相結合，其中末端加載支架的位置決定了I型和II型的對應比例。