本文取双悬臂梁的上下梁几何尺寸和材料完全相同，且梁的厚度远小于梁的长度，利用ANSYS软件建模，所设定的双悬臂梁几何尺寸如下：左端裂纹张开所需位移载荷为0.1mm，右端固定约束。双悬臂梁长度为100mm，裂纹初始长度为10mm，上下梁材料A和B弹性模量均为135.3GPa，泊松比均为0.25。临界能量释放率分别预设为0.58N/mm，0.82N/mm，0.82N/mm。
　　本文采用PLANE182单元建立实体有限元模型，单元设置为平面应变条件，在垂直方向划分8个单元，水平方向划分200个单元。采用基于内聚力模型的二维界面单元INTER202来建立裂纹路径。界面划分为180个内聚力单元，法向厚度为零。采用线性断裂准则，假设断裂准则是三种模式的能量释放率的线性函数。
　　2.1非等厚双悬臂梁
　　模拟裂纹张开0.1mm后上下梁不同厚度比时的等效应力云图，在位移载荷作用下，裂纹将沿预定路径扩展，且最大等效应力都发生在裂纹尖端处。为使结果更具可比性，假设其他条件不变，上梁厚度始终保持在2mm，仅改变下梁厚度，以达到具体比例要求。
　　表1列出了ANSYS软件自动计算的能量释放率结果。对于平面应变Ⅰ型裂纹，已知能量释放率，利用式（1）可求得应力强度因子。
　　如果将非等厚双悬臂梁上下梁厚度比由2：1改为1：2（即上梁厚、下梁薄改为上梁薄、下梁厚）后，能量释放率的计算结果完全一致。其他比例也是如此。
　　2.2等厚双悬臂梁
　　在定义等厚双悬臂梁条件下，模拟计算上下梁各均为1、2、3、4、6mm时的能量释放率，结果详见表2。在梁长100mm、裂纹初始长度10mm条件下，上下梁厚均为3mm时裂纹扩展所需能量释放率达到峰值，为0.63188。对比表1可见，等厚双悬臂梁的能量释放率远比非等厚双悬臂梁的大，其结构相对更为稳定。
　　3结论
　　①非等厚双悬臂梁上下梁厚度差越悬殊，界面裂纹扩展能量释放率越小，即裂纹越易于扩展。②等厚双悬臂梁随着上下梁等值加厚，其裂纹扩展能量释放率变化并不明显，数值相对较大，整体结构较为稳定，界面裂纹不易扩展。但在厚度达到一定程度后，梁内部剪应力效应越来越明显，界面裂纹扩展能量释放率在达到峰值后反而小幅下降，说明裂纹逐渐易于扩展，结构开始趋于不稳定。
　　参考文献：
　　[1]谢基龙，郑晓阳.用双悬臂夹层梁试样研究复合材料与橡胶粘接界面的断裂韧性[J].ActaMetallurgicaSinica（Englishletters），1999，16（3）：1-6.
　　[2]矫桂琼，高健，邓强.复合材料的Ⅰ型层间断裂韧性[J].ActaMetallurgicaSinica（Englishletters），1994，11（1）：113-118.
　　[3]彭维周，蒲天游.碳化硅/铝复合材料界面结构透射电镜研究[J].ActaMetallurgicaSinica（Englishletters），1989，6（1）：75-Ⅸ.
　　[4]周储伟，杨卫，方岱宁.内聚力界面单元与复合材料的界面损伤分析[J].力学学报，1999，31（3）：372-377.
　　[5]孟令兵.层压复合材料分层扩展分析的虚拟裂纹闭合技术及其应用[D].南京：南京航空航天大学，2009.
　　[6]陈玉良，程宸，万水，等.基于虚拟裂纹闭合法计算组合材料的应变能释放率[J].玻璃钢/复合材料，2013，16（3）：8-12.

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