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剪切性能 压缩性能 层间剪切应力沿试样高度方向呈抛物线分布，在中间平面上出现最大值，其剪应力τ为： τ=3P/4bh (5-1) 式中：P为载荷； b为试样宽度；h为试样高度。 对于一维C/C复合材料，由于内部存在大量的孔洞和微裂纹，且分布不均，因此复合材料各层间抵抗剪切破坏的能力不同，剪切裂纹并不一定发生在材料的中间最大剪应力平面上。由于受孔洞和微裂纹的影响，剪切裂纹前沿的应力集中将被释放，阻止裂纹继续扩展，或剪切裂纹发生偏转。此外，三点弯曲上压头下高度集中的压应力也能对裂纹向试样另半部分的扩展起阻碍作用。随着载荷的不断增大，新的层间剪切裂纹将不断形成并扩展，最终导致试样呈现多裂纹的复合剪切破坏模式。 * 炭/炭复合材料的力学性能 a. PP: 以沥青四氢呋喃溶液为预浸料； b. PPC：以沥青四氢呋喃溶液+20wt%焦炭粉为预浸料； c. PRC: 以酚醛树脂四氢呋喃溶液+60wt%焦炭为预浸料。 试样及处理态 图1 单向C/C复合材料的致密度 Specimens fibers matrixes porosities PP 66 21 13 PPC 54 34 12 PRC 43 50 7 表1 三种组织的体积含量（％） 层间剪切性能（ILSS） 层间剪切性能 图2 C/C复合材料的层间剪切强度 图3　三类复合材料的载荷－位移曲线(a)PP (b)PPC (c)PRC 在低密度M态和高密度G态时三种C/C复合材料试样都呈现出非灾难性剪切破坏方式，有明显的“假塑性”，它们的载荷-位移曲线在加载进程中更早地或在较低载荷下便表现出非线性。 其它较高密度的（再浸渍-炭化）Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ态试样，则基本上呈现出脆性的灾难性剪切破坏，在测试时，可听到突发的断裂声。 图4　炭/炭复合材料初坯的收缩裂纹SEM观察(a) PP (b) PPC (c) PRC 图5 初坯试样(M)内的微裂纹 在剪切载荷的作用下，微裂纹很容易扩展导致材料失效，层间剪切强度很低 （a）Primary sample (b) Densitied sample (c)Graphitized sample 图6 C/C复合材料的层间剪切破坏方式 图6(a)和(b)，由于受微裂纹和孔洞的干扰，裂纹扩展发生了偏转，裂纹为折曲的，而非平面的，且易产生分支。 图6(c)试样经过高温处理后，表现为少数条裂纹复合剪切破坏模式 (a) Before graphitization (b) After graphitization 图7 层间裂纹断面SEM观察 由于未石墨化处理的基体炭较脆（图7(a) ），在层间裂纹断面上，基体 炭在层间裂纹扩展后成为碎屑从断面上脱落，断面上仅留下纤维。 经过石墨化处理后，基体炭软化（图7(b)） ，层间裂纹扩展不易使基体炭碎裂、脱落，层间裂纹断面上基体炭仍与纤维较好地结合在一起。 层间剪切性能（ILSS） 2 纵向压缩性能 190 / / 45 PRC 139 / / 125 PPC 227 223 119 116 PP Ⅲ Ⅱ Ⅰ M 表2 C/C复合材料的压缩强度（MPa） PRC试样成型坯体M的压缩强度最低 图8 压缩载荷－位移曲线（a）PP （b）PPC （c）PRC PRC试样的压缩破坏呈现出明显的“锯齿形”非灾难性方式，具有“假塑性”特征。 PP和PPC两类试样的压缩破坏表现出明显的脆性断裂特征，为灾难性突断破坏方式，测试时可听到突发的断裂声