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【精华】复合材料力学性能测试技术第四讲——单向板力学性能试验方法の复合材料面内剪切试验
日期:2017-02-27 14:22:21 标签: 来源:

试验目的


面内剪切试验的目的是为了得到用于材料规范、研究与开发、质量保证以及结构设计和分析的面内剪切性能数据,包括:

极限剪切强度;

偏移剪切强度;

极限剪切应变;

剪切弹性模量。

试验方法


测量面内剪切性能常用的试验方法包括:

±45°层压板的单轴拉伸;

轨道(双轨、三轨)剪切试验。

V形缺口梁试验(单向、多向层压板);

缺口压缩试验;

偏轴10°层压板的单轴拉伸;

平板扭曲试验;

薄壁圆管扭转试验。


国内标准(GB)

GB/T 3355 纤维增强塑料纵横剪切试验方法(±45°层压板拉伸)

HB 7237-95 复合材料层合板面内剪切试验方法(V形缺口梁)

国际标准(ISO)

ISO 14129 用±45°层压板拉伸试验确定纤维增强复合材料面内剪切性能。

ASTM标准

ASTM D 3518 由±45°层压板拉伸确定复合材料面内剪切响应标准试验方法

ASTM D5379 由V型缺口梁方法确定复合材料剪切性能标准试验方法

ASTM D7078 用V形轨道剪切方法测试复合材料剪切性能标准试验方法

ASTM D4255 由轨道剪切方法确定复合材料面内剪切性能标准试验方法

ASTM D3846 增强塑料面内剪切强度的标准试验方法

SCAMA标准

SAR 7R ±45°层压板拉伸试验

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±45°层压板拉伸


标准GB/T 3355、 ISO 14129、 ASTM D 3518、 SAR 7R

1、试验件

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±45°铺层

 铺层顺序为[45/-45]ns

 单向带,4n6(16/20/24层);

机织物,2n4(8/12/16层)

 推荐的试样宽度为25mm;

 推荐的试样长度范围为200-300mm。

2、试验方法

 与拉伸试验方法(D 3039)相同;

 数据处理方法有差异。

3、数据处理

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如果剪应变达到5%时,试件未发生最终破坏,将删去5%以后的剪应变数据。数据被删除后,为了计算和记录, 将对应5%的剪应变点的应力作为最大剪应力。


D 5379:V形缺口梁


1、试验件

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 长度:76mm;

 宽度:20mm,缺口处宽度:11mm;

 厚度:3-4mm;加强片厚度:

 1.5mm面内性能:1-2/2-1剪切性能:[0]n,[90]n或[0/90]ns

 层间性能:1-3/3-1,2-3/3-2剪切性能:[0]n,[90]n

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面内性能:1-2/2-1(G12/G21)剪切性能:[0]n,[90]n或[0/90]ns

 层间性能:1-3/3-1(G13/G31),2-3/3-2(G23/G32)剪切性能:[0]n,[90]n

 长度:76mm;

 宽度:20mm,缺口处宽度:11mm;

 厚度:3-4mm;加强片厚度:1.5mm。

2、试验流程

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1. 松开夹钳——将每一个夹块的夹钳松开,使其足以允许试件的宽度自由地插入到夹块中,并将对中工具放置于下夹具夹块的凹槽中;

2. 插入试件——将试件自由地放入两个夹块中,并调节应变片的导线。压紧试件的背面一侧,使其紧靠夹具的后壁或垫片。垂直移动试件的对中工具,直到进入缺口中,使试件的V形缺口与夹具对中;

3. 拧紧夹具左侧部分——试件对中后,轻微拧紧左侧的夹钳(下夹块上)以固定试件。夹钳不能过度拧紧,过度拧紧将导致不希望有的预载荷,并可能导致材料损伤。试件与上夹块之间应保留一定的间隙;

4. 拧紧夹具右侧部分——移动上夹块,直到上夹块的上表面正好与试件右侧的上表面接触。轻微拧紧右侧上夹钳,以夹持试件的右侧。夹钳不能过度拧紧,过度拧紧将导致不希望有的预载荷,并可能导致材料损伤;

5. 检查位置——试件应该位于夹具的中心,以使得载荷的作用线之间通过试样缺口的中心。应轻微拧紧两个夹钳,使试件与左右两侧夹块的上下表面接触,并对远离工作段的试件背面一侧有轻微的支撑;

6. 连接应变片导线与数据采集设备。

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 加载速率:2 mm/min;

 预载——正式试验(测量)前,必须对试件施加一个初始载荷(预载),不超过破坏载荷的30%,加载过程中应测量应变,消除系统间隙,检查试验系统(加载、测量、应变片等)是否工作正常;

以规定的速率对试件加载直到试件破坏,同时记录数据 ;

连续记录载荷-位移或载荷-应变数据。建议采样速率为每秒2-3个数据记录,每个试验的目标数据最少100个;

如果载荷-应变或载荷-横梁位移曲线出现不连续,或者观测到首层破坏,则记录该点的载荷、应变及损伤模式。如果试件破坏,则记录破坏前的最大载荷以及破坏瞬间或尽可能接近破坏瞬间的应变。如果达到5%应变仍未发生破坏,则删去5%以后的数据。

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3、数据处理

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确定剪切模量时选取的剪应变范围为2000-6000με

如果剪应变达到5%时,试件未发生最终破坏,将删去5%以后的剪应变数据。数据被删除后,为了计算和记录, 将对应5%的剪应变点的应力作为最大剪应力。


D 7078:V形缺口轨道剪切


1、试验件

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 面内性能:1-2/2-1(G12/G21)剪切性能:[0]n,[90]n或[0/90]ns

 层间性能:1-3/3-1(G13/G31),2-3/3-2(G23/G32)剪切性能:[0]n,[90]n

 多向层压板;

 长度:76mm;

 宽度:56mm,缺口处宽度:30.6mm;

 厚度:2-5mm。

2、试验夹具及安装

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3、加载与测量

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4、数据处理

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确定剪切模量时选取的剪应变范围为2000-6000με

如果剪应变达到5%时,试件未发生最终破坏,将删去5%以后的剪应变数据。数据被删除后,为了计算和记录, 将对应5%的剪应变点的应力作为最大剪应力。


HB7237:V形缺口梁


1、试验件

 面内性能:1-2/2-1(G12/G21)剪切性能

 多向层压板;

 长度:76mm;

 宽度:19mm,缺口处宽度:12mm;

 厚度:2mm。

2、数据处理

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确定剪切模量时选取的剪应变范围为2000-6000με

如果剪应变达到5%时,试件未发生最终破坏,将删去5%以后的剪应变数据。数据被删除后,为了计算和记录, 将对应5%的剪应变点的应力作为最大剪应力。


D 3846缺口压缩(增强塑料)


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小编说

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