3D打印仿貝殼珍珠層復(fù)合材料的壓縮力學(xué)性能

呂 攀，武曉東，孟祥生，張海廣

(太原理工大學(xué) 機(jī)械與運(yùn)載工程學(xué)院，太原 030024)

自然界中的一些生物結(jié)構(gòu)通過(guò)巧妙的組合，能具有良好的力學(xué)性能，例如輕質(zhì)、高強(qiáng)等[1-3]。而在所有的生物結(jié)構(gòu)中，貝殼珍珠層是一個(gè)典型的例子，該結(jié)構(gòu)具有一種“磚-泥”自鎖結(jié)構(gòu)[4-5]，有著很好的性能。盡管它主要的組成部分是脆性的文石塊體[6]，但是由于有機(jī)物基質(zhì)，使其具有良好的韌性和能量耗散能力[7-9]。圖1所示為鮑魚(yú)貝殼從宏觀到微觀的結(jié)構(gòu)形式，鮑魚(yú)貝殼珍珠層是由硬質(zhì)的脆性碳酸鈣文石磚塊體和軟質(zhì)韌性的有機(jī)物基質(zhì)構(gòu)成，組成類似于墻體的“磚-泥”結(jié)構(gòu)。該結(jié)構(gòu)的貝殼珍珠層是由大約體積分?jǐn)?shù)95%的碳酸鈣文石磚塊和體積分?jǐn)?shù)5%的蛋白質(zhì)和多糖構(gòu)成[10]，但有韌性強(qiáng)等良好力學(xué)性能[11-13]。

(a) 鮑魚(yú)貝殼的磚泥結(jié)構(gòu)；(b) 貝殼微觀結(jié)構(gòu)的側(cè)視圖；(c) 每個(gè)貝殼珍珠層的Vornoi形狀多邊形結(jié)構(gòu)；(d) 貝殼珍珠層的離散文石塊體配置[7]圖1 鮑魚(yú)貝殼從宏觀到微觀的結(jié)構(gòu)形式Fig.1 Structural pattern of abalone shell from macroscopic to microscopic

影響貝殼珍珠層力學(xué)性能的因素主要有：硬質(zhì)磚塊體的體積分?jǐn)?shù)、硬質(zhì)磚塊體的長(zhǎng)寬比、重疊長(zhǎng)度等。通過(guò)利用連續(xù)的剪滯模型，WEI et al[14]研究了關(guān)于重疊長(zhǎng)度對(duì)于生物貝殼珍珠層的影響，結(jié)果表明在非連續(xù)的基質(zhì)增強(qiáng)結(jié)構(gòu)中，力學(xué)性能的優(yōu)化和提升受到上下兩層磚塊重疊長(zhǎng)度的影響。GHAZLAN et al[15]通過(guò)數(shù)值分析方式，用硬質(zhì)文石磚塊帶燕尾角的上下層重疊模型和帶波浪形的上下層交界模型，研究硬質(zhì)文石磚塊重疊長(zhǎng)度、燕尾角等尺寸變化對(duì)于貝殼珍珠層力學(xué)性能的影響。目前很多研究基于貝殼珍珠層的“磚-泥”結(jié)構(gòu)，取得了一定的研究成果[16-17]，馬驍勇[18]通過(guò)3D打印拉伸實(shí)驗(yàn)，結(jié)合有限元模擬的方式，研究在硬質(zhì)文石磚塊寬度不變的情況下，軟膠層基質(zhì)厚度、硬質(zhì)長(zhǎng)方形文石磚塊長(zhǎng)寬比、硬材料和軟材料的彈性模量比值等因素對(duì)貝殼珍珠層結(jié)構(gòu)的影響，結(jié)果證明隨著軟膠層基質(zhì)厚度的增加，整體材料的彈性模量有所降低；而硬質(zhì)文石磚塊長(zhǎng)寬比的增加，使得整體材料的彈性模量提升。

關(guān)于仿貝殼珍珠層復(fù)合材料力學(xué)性能的研究還比較有限[19-20]，仿貝殼珍珠層復(fù)合材料壓縮力學(xué)性能的研究更少。為了研究仿貝殼珍珠層復(fù)合材料的壓縮力學(xué)性能，本文通過(guò)3D打印的方式，制備由兩種不同聚合物組成的仿貝殼珍珠層復(fù)合材料，仿貝殼珍珠層復(fù)合材料類似于墻體的“磚-泥”結(jié)構(gòu)。然后采用準(zhǔn)靜態(tài)壓縮實(shí)驗(yàn)方法，結(jié)合有限元仿真模擬，研究了3D打印仿貝殼珍珠層復(fù)合材料在準(zhǔn)靜態(tài)位移加載情況下的壓縮力學(xué)性能。通過(guò)對(duì)不同磚塊長(zhǎng)寬比和軟膠層厚度的復(fù)合材料的考察，研究了細(xì)部結(jié)構(gòu)的幾何尺寸對(duì)于仿貝殼珍珠層復(fù)合材料的力學(xué)性能的影響，為仿貝殼珍珠層復(fù)合材料的工業(yè)應(yīng)用提供相應(yīng)的參考。

1 貝殼珍珠層復(fù)合材料壓縮實(shí)驗(yàn)

1.1 復(fù)合材料樣品處理

采用光固化3D打印成型技術(shù)，材料選用硬質(zhì)的剛性不透明塑料Vero Blue和軟質(zhì)的Tango Black橡膠進(jìn)行實(shí)驗(yàn)樣品的制備，其中采用3D打印機(jī)的精度為30 μm.

1.2 試樣尺寸和實(shí)驗(yàn)過(guò)程

試樣整體尺寸為長(zhǎng)12 mm，寬8 mm，厚為6 mm，由軟膠層和硬質(zhì)磚塊兩部分構(gòu)成，其中制備不同厚度軟膠層和不同硬質(zhì)磚塊尺寸的壓縮試樣，如表1所示。壓縮實(shí)驗(yàn)采用門式微機(jī)控制電子試驗(yàn)機(jī)，

表1 壓縮試樣的具體尺寸Table 1 Detailed dimensions of compressive specimens

測(cè)量范圍可以達(dá)到50～600 kN，壓縮方向平行于試樣長(zhǎng)度，控制方式為參數(shù)為2 mm/min的位移加載方式。圖2為實(shí)驗(yàn)的情況，圖2(a)為其中一個(gè)試樣的圖片，試樣長(zhǎng)12 mm，寬8 mm，厚6 mm；硬質(zhì)磚塊寬度0.84 mm，磚塊長(zhǎng)度1.68 mm，軟質(zhì)膠層厚度0.16 mm，整體試樣呈磚墻型結(jié)構(gòu)。圖2(b)為實(shí)驗(yàn)儀器照片，圖2(c)為一個(gè)實(shí)驗(yàn)結(jié)束后的照片，顯示試樣已經(jīng)出現(xiàn)大變形。

圖2 實(shí)驗(yàn)儀器及試樣照片F(xiàn)ig.2 Situations of experiment

1.3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果

圖3為不同軟膠層厚度下，不同磚塊長(zhǎng)寬比試件的壓縮應(yīng)力應(yīng)變曲線。圖3(a)-(c)分別為軟膠層厚度為0.16，0.20，0.24 mm的應(yīng)力-應(yīng)變曲線，結(jié)果顯示：

1) 試樣均勻壓縮階段。在此階段中，試件由于受到單軸均勻壓縮作用，長(zhǎng)度減少，試件應(yīng)變隨之線性增加，試件的應(yīng)力隨之增大。試件應(yīng)力-應(yīng)變曲線呈現(xiàn)線性狀態(tài)，應(yīng)力-應(yīng)變曲線達(dá)到壓縮強(qiáng)度結(jié)束，壓縮強(qiáng)度對(duì)應(yīng)應(yīng)力-應(yīng)變曲線的頂點(diǎn)處。

2) 試樣逐漸破壞階段。試樣的應(yīng)力-應(yīng)變曲線達(dá)到壓縮強(qiáng)度后，轉(zhuǎn)化為負(fù)斜率變化。這個(gè)階段試樣的應(yīng)變繼續(xù)線性增加，但是應(yīng)力逐漸減小。盡管硬質(zhì)磚塊承受主要的應(yīng)力，但是個(gè)別的磚塊已經(jīng)出現(xiàn)斷裂和損壞，出現(xiàn)錯(cuò)位現(xiàn)象，而軟質(zhì)膠層基質(zhì)也由于試樣整體應(yīng)變的不斷增加而出現(xiàn)斷裂情況，使得整體試件的應(yīng)變繼續(xù)上升，應(yīng)力承受能力不斷下降。

3) 試樣破壞不斷發(fā)展階段。此階段試樣的應(yīng)變繼續(xù)增加，但是試樣的應(yīng)力由不斷下降變?yōu)樵谝欢ǚ秶鷥?nèi)波動(dòng)。在此階段，試樣的硬質(zhì)磚塊繼續(xù)斷裂、錯(cuò)位，而一些軟膠層也在繼續(xù)斷裂，說(shuō)明破壞穩(wěn)定發(fā)展，應(yīng)力變化趨于穩(wěn)定。

圖3顯示軟膠層厚度不變的工況下，隨著試件硬質(zhì)磚塊長(zhǎng)寬比增加，試件的壓縮強(qiáng)度增加。試件硬質(zhì)磚塊長(zhǎng)寬比從2增加到4，試件的壓縮強(qiáng)度增加明顯，膠層厚度為0.16 mm增加約為20%，膠層厚度為0.20 mm增加約為50%，膠層厚度為0.24 mm增加約為40%.但是試件長(zhǎng)寬比從4增加到6，試件壓縮強(qiáng)度增加幅度并不大，大約在3%～11%的范圍內(nèi)變化。

圖3 不同長(zhǎng)寬比的仿貝殼珍珠層復(fù)合材料應(yīng)力-應(yīng)變曲線Fig.3 Stress-strain curves of nacre structure composite under different ratio of length to width

試件的硬質(zhì)磚塊長(zhǎng)寬比保持不變，試件的壓縮應(yīng)力-應(yīng)變曲線的變化趨勢(shì)如圖4所示，圖4(a)-(c)所示的分別為長(zhǎng)寬比保持為2，4，6不變時(shí)，膠層厚度變化(0.16，0.20，0.24 mm)的仿貝殼珍珠層復(fù)合材料試件壓縮應(yīng)力-應(yīng)變曲線。圖4顯示硬質(zhì)磚塊長(zhǎng)寬比一定，膠層厚度增大，試件的壓縮強(qiáng)度，即應(yīng)力-應(yīng)變曲線的頂點(diǎn)縱坐標(biāo)值減小，而且膠層厚度增加，壓縮強(qiáng)度減小的差值減小。例如圖4(b), 試樣硬質(zhì)磚塊長(zhǎng)寬比為4，試樣膠層厚度分別為0.16，0.20，0.24 mm時(shí)，壓縮強(qiáng)度為62，45，34 MPa，因此軟質(zhì)膠層厚度從0.16 mm上升到0.20 mm，壓縮強(qiáng)度減小的差值為17 MPa；從0.20 mm上升到0.24 mm，壓縮強(qiáng)度減小的差值為12 MPa，可以驗(yàn)證前述的壓縮強(qiáng)度減小的差值減小。

圖4 不同膠層厚度的仿貝殼珍珠層復(fù)合材料應(yīng)力-應(yīng)變曲線Fig.4 Stress-strain curves of nacre structure composite under different glue layer thicknesses

整體而言，圖3和圖4給出了不同硬質(zhì)磚塊長(zhǎng)寬比和不同軟質(zhì)膠層厚度壓縮試樣的應(yīng)力-應(yīng)變曲線。從圖中可以看出，對(duì)于軟質(zhì)膠層厚度為0.20 mm和0.24 mm，應(yīng)變?yōu)?.08左右時(shí)，試樣應(yīng)力達(dá)到最大值；而對(duì)于軟質(zhì)膠層厚度為0.16 mm，應(yīng)變?yōu)?.10左右時(shí)，試樣應(yīng)力達(dá)到最大值，應(yīng)力峰值也大于軟質(zhì)膠層0.20mm和0.24 mm工況。3種軟膠層厚度下，試樣應(yīng)變不到0.50，試樣發(fā)生破壞。

根據(jù)圖5給出的試樣失效破壞形態(tài)顯示，試樣破壞是硬質(zhì)磚塊和軟質(zhì)膠層界面處發(fā)生開(kāi)裂，其他試樣也是軟質(zhì)膠層和硬質(zhì)磚塊界面處發(fā)生破壞。圖5(a)為膠層厚度為0.16 mm，硬質(zhì)磚塊長(zhǎng)寬比為2的試樣圖，圖5(b)為膠層厚度為0.16 mm，硬質(zhì)磚塊長(zhǎng)寬比為4的試樣圖。

圖5 壓縮試樣失效后圖片F(xiàn)ig.5 Compressive specimen picture after failure

對(duì)所有應(yīng)力應(yīng)變曲線進(jìn)行積分，范圍為0到發(fā)生破壞時(shí)的應(yīng)變，定義為試件破壞的吸收能量W，公式如下所示：

(1)

式中：σ為試件在任何情況下的壓縮應(yīng)力，MPa；εd為試樣破壞結(jié)束的應(yīng)變；ε為試樣在任何情況下的壓縮應(yīng)變；W為試件在從應(yīng)變0上升到試樣破壞應(yīng)變的過(guò)程中，所積累的壓縮能量，J·m-3，結(jié)果如圖6所示。圖6顯示，膠層厚度分別維持在0.16，0.20，0.24 mm，試件硬質(zhì)磚塊長(zhǎng)寬比不斷增大，破壞吸收能量基本保持不變。說(shuō)明試件的硬質(zhì)磚塊長(zhǎng)寬比值的大小，對(duì)仿貝殼珍珠層復(fù)合材料的破壞吸收能量影響不大。但是當(dāng)試件硬質(zhì)磚塊長(zhǎng)寬比保持不變時(shí)，軟質(zhì)膠層的厚度對(duì)仿貝殼珍珠層復(fù)合材料的破壞吸收能量影響較大，特別是在0.16，0.20，0.24 mm這3個(gè)膠層厚度中。當(dāng)軟質(zhì)膠層厚度為0.16 mm，試件破壞吸收能量最多，明顯超出膠層厚度為0.20 mm和0.24 mm。整體來(lái)看，試樣硬質(zhì)磚塊長(zhǎng)寬比分別為2，4，6，軟質(zhì)膠層厚度從0.24 mm減少到0.16 mm，試樣破壞條件下的能量吸收分別提升206%，253%，190%.

圖6 所有細(xì)部尺寸試件的破壞吸收能量Fig.6 Absorbed crack energy of specimens under all detailed dimensions

圖3或圖4可以得出試件在均勻壓縮階段的彈性壓縮模量結(jié)果，如圖7所示。圖中顯示膠層厚度分別保持在0.16，0.20，0.24 mm，試件硬質(zhì)磚塊長(zhǎng)寬比增大，試件的彈性壓縮模量穩(wěn)步上升，而且近似線性關(guān)系。說(shuō)明膠層厚度不變，硬質(zhì)磚塊長(zhǎng)寬比不斷增大有利于試件整體的彈性壓縮模量提升。硬質(zhì)磚塊長(zhǎng)寬比不變，膠層厚度減小，試件壓縮模量逐漸上升，而且試件軟膠層厚度從0.20 mm下降到0.16 mm，對(duì)整體試件彈性壓縮模量的提升更加明顯。當(dāng)軟質(zhì)膠層厚度分別保持在0.24，0.20，0.16 mm不變情況下，試樣硬質(zhì)磚塊長(zhǎng)寬比從2增加到6，試樣壓縮彈性模量提升幅度分別為48%，45%和22%.

圖7 試樣的彈性壓縮模量Fig.7 Compressive elastic modulus of specimen

2 貝殼珍珠層復(fù)合材料有限元數(shù)值模擬

2.1 復(fù)合材料的有限元模擬建模

有限元模擬建模采用整體壓縮試樣的1/4，細(xì)部尺寸保證試樣硬質(zhì)磚塊寬度0.84 mm保持不變，而長(zhǎng)寬比分別為2，4，6.另外軟質(zhì)膠層的主要厚度分別為0.16，0.20，0.24 mm.如圖8所示為壓縮模擬模型的排列方式。

圖8 壓縮模擬模型的排列方式Fig.8 Arrangement measure of compressive simulation model

為分別得到硬質(zhì)磚塊和軟質(zhì)膠層的材料屬性，進(jìn)行了硬質(zhì)磚塊和軟質(zhì)膠層純材料的準(zhǔn)靜態(tài)壓縮實(shí)驗(yàn)。硬質(zhì)磚塊采用各向同性的彈性屬性，材料彈性模量為2 183 MPa，泊松比為0.3，軟質(zhì)膠層部分采用超彈性材料屬性，材料屬性采用實(shí)驗(yàn)中得到的單軸壓縮數(shù)據(jù)。硬質(zhì)磚塊與軟質(zhì)膠層之間采用零厚度cohesive層模擬軟膠層和硬質(zhì)磚塊界面處的力學(xué)性能。

邊界條件采用如圖9所顯示的條件。1/4試樣的模擬模型右側(cè)的面為完全固定邊界條件。模擬模型上部的面為y軸對(duì)稱邊界條件；前部的面為z軸對(duì)稱邊界條件。左邊的面加載的位移數(shù)值為0.60 mm，方向x軸正方向，也就是試樣的長(zhǎng)度方向。試件的整體長(zhǎng)度為12 mm，對(duì)應(yīng)的壓縮模擬模型應(yīng)變?yōu)?.05.

圖9 壓縮模擬的邊界條件Fig.9 Boundary conditions of compressive simulation

2.2 有限元模擬與實(shí)驗(yàn)結(jié)果的對(duì)比

通過(guò)以上的實(shí)驗(yàn)手段結(jié)合有限元模擬，得出如下圖10的實(shí)驗(yàn)和模擬數(shù)值的位移-力曲線對(duì)比，采用的試樣為硬質(zhì)磚塊長(zhǎng)寬比為4，軟質(zhì)膠層厚度為0.16 mm.由于模擬取整體試樣1/4模型，因此模擬壓縮力乘以4，得到總的模擬力，最后與實(shí)驗(yàn)得到的力對(duì)比。從圖中可以看出，模擬數(shù)值結(jié)果到3 mm時(shí)，試樣已破壞到一定程度，運(yùn)算中止。

圖10 實(shí)驗(yàn)和模擬數(shù)值的位移-力曲線對(duì)比Fig.10 Displacement-force curve comparison between experiment and simulation

圖11為圖10所用試樣的模擬和實(shí)驗(yàn)的破壞對(duì)比圖，由圖可知破壞主要發(fā)生在試樣硬質(zhì)磚塊和軟質(zhì)膠層的界面處，模擬和實(shí)驗(yàn)的破壞形式一致，模擬結(jié)果與實(shí)驗(yàn)結(jié)果吻合。從模擬和實(shí)驗(yàn)的過(guò)程分析可以看出，主導(dǎo)試樣的破壞形式為軟膠層在整體試樣

圖11 硬質(zhì)磚塊長(zhǎng)寬比為4、軟質(zhì)膠層厚度為0.16 mm的試樣模擬和實(shí)驗(yàn)破壞圖對(duì)比Fig.11 Comparison of damaged figure of specimen between simulation and experiment when aspect ratio of hard bricks is 4 and soft glue layer thickness is 0.16 mm

壓縮的過(guò)程中，由于剪切作用超過(guò)了軟膠層部分的剪切強(qiáng)度和剪切韌性，從而導(dǎo)致失效，不再承受壓縮引起的應(yīng)力。這種效應(yīng)稱為剪滯鏈[21-22]或者是Ⅱ型破壞[23-24]。

圖12是模擬試件和實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)在試件應(yīng)變統(tǒng)一達(dá)到0.05時(shí)，其壓縮應(yīng)力對(duì)比圖。由圖可知，試件硬質(zhì)磚塊長(zhǎng)寬比增大，試件的應(yīng)力也隨之增加，反映出試件硬質(zhì)磚塊長(zhǎng)寬比增大有利于增強(qiáng)試件的力學(xué)性能。而且從圖中可以看出，軟質(zhì)膠層厚度分別為0.16，0.20，0.24 mm時(shí)，試樣硬質(zhì)磚塊長(zhǎng)寬比從2上升至6，試樣壓縮應(yīng)力分別提升41%，90%，118%.

圖12 壓縮應(yīng)力模擬值與實(shí)驗(yàn)值對(duì)比Fig.12 Comparison of compressive simulation stress and experiment data

但是從圖12(a)-12(c)中也可以對(duì)比得出，試件軟質(zhì)膠層厚度增加，同樣的試件壓縮應(yīng)變對(duì)應(yīng)的試件應(yīng)力減小，反映出增加試件的軟膠層厚度不利于試件的應(yīng)力承受。為了驗(yàn)證以上敘述，通過(guò)擴(kuò)展分析，繼續(xù)采用有限元方法進(jìn)行闡述。

添加模擬數(shù)量。在軟質(zhì)膠層厚度為0.16，0.20，0.24 mm，添加了硬質(zhì)磚塊長(zhǎng)寬比為8(此時(shí)試件硬質(zhì)磚塊長(zhǎng)度為6.72 mm)和硬質(zhì)磚塊長(zhǎng)寬比為10(此時(shí)試件硬質(zhì)磚塊長(zhǎng)度為8.40 mm)的模擬。并且添加試件軟質(zhì)膠層厚度為0.12 mm，且試件硬質(zhì)磚塊長(zhǎng)寬比為2，4，6，8，10的模擬，總共20個(gè)模型。所有的有限元分析模型，同樣都取如圖8的有限元1/4試樣模型，而且所有的試樣都同樣采用x軸正方向，也就是1/4試樣12 mm方向，加載0.60 mm的壓縮位移，對(duì)應(yīng)壓縮應(yīng)變?yōu)?.05，結(jié)果如圖13所示。模擬結(jié)果顯示當(dāng)試件硬質(zhì)磚塊長(zhǎng)寬比從2增加到10時(shí)，試件模擬壓縮應(yīng)力呈線性增長(zhǎng)趨勢(shì)。長(zhǎng)寬比從2增加到6時(shí)，壓縮應(yīng)力增長(zhǎng)較大，開(kāi)始增

圖13 試件模擬壓縮應(yīng)力Fig.13 Simulation compressive stress of specimen

加稍多，長(zhǎng)寬比從6增加到10時(shí)，壓縮應(yīng)力增加趨于平緩，同時(shí)圖13顯示，試件軟膠層厚度0.12 mm的壓縮應(yīng)力最大，特別是硬質(zhì)磚塊長(zhǎng)寬比從2增加到4，軟膠層厚度為0.12 mm時(shí)，其壓縮應(yīng)力明顯大于其他厚度。

當(dāng)試樣硬質(zhì)磚塊長(zhǎng)寬比繼續(xù)增加，硬質(zhì)磚塊長(zhǎng)寬比相同的情況下，軟質(zhì)膠層為0.12 mm和0.16 mm的試樣，壓縮應(yīng)力呈現(xiàn)趨近的發(fā)展?fàn)顟B(tài)。試樣軟質(zhì)膠層厚度為0.24 mm時(shí)，其模擬壓縮應(yīng)力最小；軟質(zhì)膠層厚度為0.20 mm時(shí)，試樣的模擬壓縮應(yīng)力增加不明顯。若將試樣軟質(zhì)膠層厚度減少到0.16 mm和0.12 mm時(shí)，試樣的壓縮應(yīng)力增加明顯。由此可知，軟質(zhì)膠層厚度的大小對(duì)壓縮應(yīng)力的變化影響較大。

例如試樣的硬質(zhì)磚塊長(zhǎng)寬比為4，試樣軟質(zhì)膠層厚度分別為0.24，0.20，0.16，0.12 mm時(shí)，壓縮應(yīng)力分別為31，34，41，47 MPa.可以得出，試件硬質(zhì)磚塊長(zhǎng)寬比的增加，和試件軟質(zhì)膠層厚度的減小均對(duì)試件的壓縮應(yīng)力有貢獻(xiàn)。這可以更好地增加試件整體的力學(xué)性能和荷載抵抗能力。

3 結(jié)論

通過(guò)實(shí)驗(yàn)研究和數(shù)值模擬研究了3D打印仿貝殼珍珠層復(fù)合材料的壓縮力學(xué)性能，考察了不同軟膠層和不同磚塊長(zhǎng)寬比對(duì)于試樣力學(xué)性能的影響，結(jié)論如下：

1) 硬質(zhì)磚塊長(zhǎng)寬比的增加可以提升貝殼珍珠層復(fù)合材料的壓縮彈性模量，大約提升22%～48%，而軟質(zhì)膠層厚度的減少則能大幅增加斷裂能量，大約提升190%～253%.從實(shí)驗(yàn)和模擬數(shù)據(jù)的對(duì)比也可以看出，在相同壓縮應(yīng)變下，硬質(zhì)磚塊長(zhǎng)寬比的增加可以提升大約為41%～118%應(yīng)力承受能力。

2) 實(shí)驗(yàn)結(jié)果和數(shù)值仿真模擬表明，試樣破壞均發(fā)生在試樣硬質(zhì)磚塊和軟質(zhì)膠層的界面處，是由于軟質(zhì)膠層達(dá)到其剪切強(qiáng)度和剪切韌性所導(dǎo)致的軟膠層失效，從而導(dǎo)致整體材料的荷載承受能力降低。模擬數(shù)據(jù)與實(shí)驗(yàn)結(jié)果的破壞形式一致。

3)試樣全部在大約0.50應(yīng)變處破壞，說(shuō)明仿貝殼珍珠層復(fù)合材料具有抗大變形能力。