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嘉峪檢測網 2022-04-21 14:13
復合材料的壓縮性能受樹脂和纖維/樹脂界面的影響,通常與結構件的總體設計、尺寸和重量等相關。復合材料壓縮試驗對于篩選新材料和維持質量控制至關重要。
復合材料壓縮試驗的目標是將壓縮力加載到均勻的標距區域,而不會導致試樣的其他部分過早失效或不當失效。隨著復合材料性能不斷提升,這對壓縮試驗的通用標準也帶來了挑戰。
復合材料測試通常按照ASTM或ISO標準方法進行檢測,但有時也會開發專有測試方法。各種技術可能呈現不同的結果,因此仔細記錄試驗方法和結果對于理解材料特性至關重要。
現有的復合材料壓縮試驗方法主要可以分為三類,主要取決于材料在試驗框架上的加載方式:彎曲、剪切和端部加載。
01、彎曲壓縮試驗
ASTM D5467和ASTM D7249是復合材料壓縮性能最常見的兩種彎曲試驗方法。彎曲加載采用夾層梁結構進行測試,其中一個面處于壓縮狀態,另一個面處于拉伸狀態。
壓縮面通常由較薄的面板構成,以便梁在壓縮時首先失效。在制作試樣時,應選擇跨度、芯材、厚度和粘合劑,以確保達到正確的失效模式(壓縮面)。壓縮面上的應變計用于測量模量、泊松比和應變與破壞。
02、剪切加載壓縮試驗
有些方法對試樣的標距區域施加剪切載荷。最早的方法通常被稱為塞拉尼斯壓縮,通過錐形夾具夾持的楔子加載樣品。樣本為矩形,通常帶有標簽。塞拉尼斯壓縮最初在ASTM D3410標準中提到,但后來被刪除。
根據ASTM標準,塞拉尼斯樣品的寬度通常限制在0.25英寸,根據ISO 14126標準,寬度限制在10毫米,總長度為5.5英寸,無支撐長度為0.5英寸。
ASTM D3410是目前最常用的剪切加載標準,通常被稱為IITRI方法,開發該方法是為了減少塞拉尼斯方法的一些缺點。IITRI夾具又大又重,在極端溫度下使用時會帶來挑戰。用于該方法的試樣寬度可達1英寸,長度可達5.5英寸,無支撐長度可達0.5英寸。楔塊通過矩形底座加載,因此試樣的總厚度不像塞拉尼斯法那樣關鍵。然而,測量區域內的材料必須足夠厚,以防止歐拉屈曲。
03、端部加載壓縮試驗
塑料通常使用ASTM D695中的端部加載方法進行測試。這種方法允許對橫截面為方形或圓形的棱鏡進行端部加載;也可以使用狗骨形狀的扁平試樣,并將其裝入防止屈曲的側支撐夾具中。
由于所有這些試樣均為端部加載,因此端部必須平整平行,才能獲得相關結果。如果試樣失效則應認為結果無效。此外,如果將試樣固定在夾具上的螺栓上施加的扭矩水平過高,則試驗結果可能無效。
04、剪切和端部加載壓縮試驗組合
夾具的持續開發產生了一種組合加載壓縮夾具。ASTM D6641介紹了適當的夾具和試驗方法。與之前的方法一樣,標稱試樣長度為5.5英寸,無支撐長度為0.5英寸。通過將夾具端部夾在方形端部之間,試樣將承受端部載荷和剪切載荷。
組合加載壓縮夾具比IITRI夾具更小,更易于使用。必須小心地將夾具螺栓扭轉至均勻的規定水平。使用背對背的應變計對試樣進行應變測量,以監測歐拉屈曲。彎曲百分比與測試數據一起報告,可用于排除異常數據。
對于復合材料設計,通常需要孔的壓縮值來模擬應力立管。ASTM D6484就是這樣一種獲得這些值的方法。
不同類型的復合材料壓縮試驗方法對比如下所示:
來源:碳纖維及其復合材料技術