1前言

复合材料是两种或多种不同性质的材料用物理和化学方法在宏观尺度上组成的具有新性能的材料^[1]。由于其具有比强度高、比模量大、可设计性强、抗疲劳性能好、耐腐蚀性能优越和便于大面积整体成型等显著优点，复合材料显示出比传统钢、铝合金结构材料更优越的综合性能，在工程应用中具有很大的价值^[2,3]。

但复合材料呈现非均匀与各向异性^[4]，是一种具有细观结构，存在微观缺陷的材料，其结构的损伤和缺陷源于制造和使用过程，且受环境影响，损伤机理异常复杂，有多种不同的失效模式。故而与金属材料的破坏相比，要准确地预测复合材料结构的力学行为更为困难^[5]。复合材料结构在实际使用中可能受复杂载荷作用而出现基体开裂、分层及纤维断裂等形式的破坏^[6]。根据统计资料显示，在各种损伤破坏中，分层失效约占60%，而分层破坏主要发生在层合板的界面层上。由此可见，分层是层合复合材料结构的主要损伤形式之一^[7]。锆-钛-钢爆炸复合板作为一种经济实用的新型耐蚀材料，用于容器主体材料为节约锆资源、降低设备造价、满足特殊耐蚀要求，提供了一条实用、可靠的途径，被广泛应用于国民经济的众多领域，给工业的发展注入了新的活力。因此对锆-钛-钢复合板分层破坏机制的进一步了解对提高其应用水平有很大的工程意义，并且有必要采用优化技术最大程度地降低分层失效发生的可能性^[1,5,8]。

2复合材料分层试验

2.1试验研究

层合板是复合材料用于各种结构的主要形式之一，而分层是层合板应用中面临的主要问题^[9]。

层合板的分层断裂，大致有纯Ⅰ型(张开型)、纯Ⅱ型(剪切型)和纯Ⅲ型(撕裂型)以及它们的组合。在实际情况中，纯Ⅰ、Ⅱ型分层断裂较少，纯Ⅲ型分层断裂属反平面问题，其断裂韧性高于其它两类一个量级以上，因此国内外目前主要针对Ⅰ、Ⅱ混合型分层断裂进行测试^[3]。目前针对纯Ⅰ型、纯Ⅱ型和Ⅰ/Ⅱ混合模式的试验研究模型分别为双悬臂梁(DCB)模型、端部缺口(ENF)模型和混合模式弯曲(MMB)模型^[10]。

H. Khoramishad等^[11]提出了一种直接方法，使用在不同混合模式比率下进行测试的混合模式弯曲（MMB）试样以及基于柔度的梁法，来确定I，II及混合模式下内聚力模型的牵引-分离规律（TSL）。将该方法应用于粘接接头。用所述方法获得的牵引-分离规律与独立地从双悬臂梁（DBC）以及处于纯模态应力状态的端部缺口弯曲（ENF）试验获得的牵引-分离规律相符。此外，使用获得的牵引-分离规律可以良好地预测MMB、DBC和ENF试样的力学性能。

朱华东等^[12]分别采用测量 ENF 试样加载点位移与测量其端部剪切位移 CSD ( Crack Shear Displacement )的试验方法，研究了缝合复合材料层合板的 II型层间断裂韧性以及缝合密度，缝合线的直径等缝合参数对于缝合复合材料层合板 II型层间断裂韧性和分层模式的影响。结果表明，缝合降低了层合板初始分层韧性，但对于分层的扩展有良好的抑制作用。

张世文等^[3]通过对T300/5405、T300/913、T300/HD03三种航空材料Ⅰ、Ⅱ混合型分层研究，进一步研究了新的I、II混合型分层断裂测试的JJ法，并和MMB法进行了比较，发现两者较为吻合。但JJ法耗费试件少，简单易行，操作方便，有利于建立混合型分层的失效判据，它可以适用于不同环境下的混合型分层试验的研究。