关于断裂文件#24的讨论——裂纹扩展的声音

碳纤维增强聚合物结合了不同世界所需的特性。纤维又硬又硬，而聚合物则相反，弱又软，并且具有无关的断裂韧性。考虑到纤维在断裂前能承受的面内小变形，这是无关紧要的。人们可以从每种材料中制造出显示最佳性能的复合材料，这并不完全令人惊讶。也许不那么明显甚至令人惊讶的是，材料和成分可以被设计成使复合材料的性能甚至超过组成材料的性能。一个众所周知的例子是普通的家用铝箔，它与厚度相似的聚合物薄膜层压。层压板得到的韧性是铝箔的几倍，即使所有的应变是如此之小，聚合物几乎不能承载任何显著负荷。

在寻找有关层压复合材料的最新信息时，我遇到了一篇关于碳纤维层压材料和断裂力学测试的非常有趣的论文:

“使用声发射技术的CFRP创新力学表征”Claudia Barile发表在工程断裂力学Vol. 210 (2019) pp. 414-421

首先引起我注意的是，这篇论文在出版期间就已经被引用了。当我发现这篇论文描述了声发射如何检测损伤和裂纹扩展的开始时，这并不那么有趣。作者Barile巧妙地利用小波变换来分析声发射响应。在最近发表的几篇类似的文章中，她检验了这种方法的能力。在那里，Barile等人模拟了不同材料参数的测试，并使用小波变换分析了模拟的声响应。这使他们能够探索相关材料属性的依赖关系。

他们令人信服地表明，检测损伤和损伤机制是可能的。此外，相对于傅立叶变换，小波变换的一个特点是在瞬态分析方面的优势。通过使用变换，他们能够挑出裂纹扩展的起始点。确实非常有用。我有一种感觉，他们的方法可能会带来更多的好处。

如果我应该挑剔的话，我不清楚的一个细节是，随着载荷的增加，除了裂纹增长之外，还有更多的不稳定现象。损伤区域，特别是断裂过程区域也可能增大。当应力强度因子K单独就足够了，不需要考虑断裂过程区的大小和增长。需要出现在K，J，或任何其他单参数描述都是不够的，例如在过程区域的物理大小变得重要的情况下。典型的例子是当裂纹穿过双材料界面时，或者当它们相对于工艺区域的尺寸较小时。当大小似乎是第二个最重要的特征时，则可以用流程区域的有限大小模型来补充主要参数，以使事情正确。这与过程区域的大小和快速增长有关。在20世纪80年代中期，在弹塑性材料的有限元分析中开始使用内聚区来模拟断裂过程区域。一般情况下，随着荷载的增加，裂纹尖端会出现黏聚区并不断发展，直至裂纹开始扩展。乍一看令人惊讶的一件事是，至少对我们中的一些人来说，对于小裂纹，过程区域首先稳定地增长，然后快速而不可控地移动，而裂纹尖端保持静止。当然，之后裂纹扩展的判据就满足了，裂纹扩展随之而来。

是否有可能区分突然快速增长的损伤区或断裂过程区与快速增长的裂纹的信号?

听到作者或任何愿意讨论或提供评论或想法的人，关于论文，方法或任何相关的东西，这将是很有趣的。

每斯塔尔