與各向同性的金屬材料不同,復(fù)合材料的剪切性能具有高度的方向性,且與材料的拉伸性能無關(guān)。對(duì)于復(fù)合材料來說,設(shè)計(jì)一種在測(cè)量區(qū)域內(nèi)提供純剪切應(yīng)力狀態(tài)的測(cè)試方法可能很困難。 目前,測(cè)試人員通常會(huì)使用不同的測(cè)試方法來收集和測(cè)量復(fù)合材料的剪切性能,包括層間和平面內(nèi)剪切測(cè)試等。 層間剪切強(qiáng)度(Interlaminar shear strength):層間剪切是層壓樹脂或樹脂纖維界面的一種特性,通過加載層壓平面使其彼此滑動(dòng)來測(cè)量。復(fù)合材料的層間剪切測(cè)試相對(duì)容易進(jìn)行。因此,它通常用于質(zhì)量控制、篩選或環(huán)境退化評(píng)估。復(fù)合材料層間剪切測(cè)試的一些常見標(biāo)準(zhǔn)包括 ASTM D2344、ASTM D3846 和 ISO 14130。平面內(nèi)剪應(yīng)力(In-plane shear stress):平面內(nèi)剪切試驗(yàn)測(cè)量層壓平面內(nèi)的剪切力。這可以通過在張力下加載+/-45層壓板來測(cè)量。隨著試驗(yàn)進(jìn)行到超過5%的剪切應(yīng)變,由于試樣幾何形狀的變化,結(jié)果可能會(huì)偏離剪切載荷。ASTM D3518和ISO 14129中介紹了面內(nèi)剪切法。 V型缺口剪切試驗(yàn)(V-notch shear testing):ASTM D5379 V型切口或Iosipescu剪切規(guī)范要求試樣在相對(duì)側(cè)具有V型切口。ASTM D5379提供了剪切應(yīng)變、剪切應(yīng)力和剪切模量數(shù)據(jù)。v形缺口試樣也可用于平面內(nèi)和層間剪切試驗(yàn)。ASTM D7078概述了一種較新版本的面內(nèi)剪切試驗(yàn),其中需要更大的標(biāo)距長(zhǎng)度,例如具有大單位單元的織物或編織物。 復(fù)合材料的損傷容限 盡管復(fù)合材料具有高強(qiáng)度和耐用性,但仍然容易在使用中受損。了解復(fù)合材料的損傷容限對(duì)于降低風(fēng)險(xiǎn)和確保材料適合用途至關(guān)重要。復(fù)合材料結(jié)構(gòu)可能會(huì)在生產(chǎn)或使用過程中受損,這些損傷在以后的檢查中并不總是可見的。 目前有多種測(cè)試方法可供制造商更深入地了解其復(fù)合材料的損傷容限和抵抗力,以及在使用過程中損傷可能如何增長(zhǎng)。兩種常用的方法是落錘沖擊試驗(yàn)和斷裂韌性試驗(yàn)。 復(fù)合落錘沖擊試驗(yàn)(drop weight impact testing):落錘沖擊試驗(yàn)評(píng)估材料在不同沖擊能量下的抗損傷能力。該方法包括從已知高度垂直于復(fù)合材料試樣表面的已知質(zhì)量跌落。沖擊試驗(yàn)提供了有關(guān)復(fù)合材料抗沖擊損傷能力的信息,可與沖擊后壓縮(CAI)試驗(yàn)結(jié)合使用,以確定損傷容限。CAI結(jié)果顯示了沖擊如何影響材料的后續(xù)抗壓強(qiáng)度。撞擊后,無損檢測(cè)方法有助于測(cè)量受損區(qū)域的深度和大小。實(shí)現(xiàn)幾乎看不見的沖擊損傷(BVID)可以讓我們深入了解復(fù)合材料在不再適合使用之前所能承受的力。 復(fù)合材料斷裂韌性測(cè)試(fracture toughness testing):復(fù)合材料的全厚度拉伸和剪切強(qiáng)度低于傳統(tǒng)制造材料,這意味著面外載荷可能會(huì)導(dǎo)致分層。無論層間強(qiáng)度如何,斷裂韌性都是一種特性,它決定了分層進(jìn)一步擴(kuò)展的可能性。復(fù)合材料的斷裂韌性測(cè)試涉及使用預(yù)裂紋試樣(例如嵌入層壓板內(nèi)的離型膜),以模擬使用中的裂紋。在試驗(yàn)過程中,在模式I(裂紋張開)、模式II(裂紋剪切)和模式III(裂紋剪斷)中,引入荷載迫使裂紋面分開。一些測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)要求使用混合模式,例如模式I和模式II裂紋擴(kuò)展的組合。 |
|