摘 要

有關(guān)復(fù)合材料測試領(lǐng)域系列文章中介紹了復(fù)合材料壓縮性能、剪切性能、損傷容限、拉伸性能、沖擊后壓縮強(qiáng)度等測試方法。

本文主要介紹了復(fù)合材料層間剪切強(qiáng)度（ILSS）和面內(nèi)剪切（IPS）的測試目的和方法。

01、層間剪切強(qiáng)度測試

1.1、測試目的

采用脆性基體的層壓板層間剪切強(qiáng)度（interlaminar shear strength ，ILSS），例如由環(huán)氧樹脂制成的層壓板，通常使用短梁剪切試驗（short beam shear test，SBS）進(jìn)行測定。

它利用了在彎曲試驗中總是發(fā)生剪切應(yīng)力的事實。如果跨度相對于試件厚度較小，則與彎矩產(chǎn)生的法向應(yīng)力相比，出現(xiàn)的剪切應(yīng)力非常大。這樣，就可以在脆性基體材料中產(chǎn)生剪切應(yīng)力，從而可以測量剪切強(qiáng)度。

根據(jù)斷裂類型，可以表征基體材料的剪切強(qiáng)度或纖維-基體結(jié)合的質(zhì)量。該測試方法使用起來相對簡單，需要一個簡單的工具，該工具具有良好的對準(zhǔn)選項和精確的對中模具。因此，該方法通常用于質(zhì)量控制，適合于材料比較。

1.2、標(biāo)準(zhǔn)層壓板的測試

在材料開發(fā)中，對厚度為2 mm的標(biāo)準(zhǔn)層壓板進(jìn)行測試。根據(jù)所使用的標(biāo)準(zhǔn)，跨度為8或10 mm，必須設(shè)置為高達(dá)±0.1 mm的精度。EN 2563對彎曲凸起的公差規(guī)定為±0.02 mm。

02、平面內(nèi)剪切測試

2.1、測試目的

平面內(nèi)剪切（In-plane shear，IPS）可以通過在纖維方向±45°處進(jìn)行拉伸或壓縮試驗來產(chǎn)生，試樣以與纖維方向成45°的板材上切割下來。

除了用于確定主應(yīng)力方向上的應(yīng)力、應(yīng)變和模量值的拉伸和壓縮試驗外，面內(nèi)剪切特性的測量在復(fù)合材料的表征中發(fā)揮著重要作用。測量值為面內(nèi)應(yīng)變γ12、面內(nèi)應(yīng)力τ12和剪切模量G12。

由于該方法對試樣制備有嚴(yán)格的要求，并且可以像拉伸試驗一樣在試驗機(jī)上進(jìn)行，因此既可以用于研發(fā)中的材料表征，也可以用于質(zhì)量保證目的的大量測試。

2.2、試驗方法

剪切變形沿著纖維方向發(fā)生，因為拉伸試樣中纖維端部的角度小于45°。這種剪切變形可以使用兩個0°和90°應(yīng)變計或雙軸伸長計來測定。

由于變形發(fā)生在基體內(nèi)部，而斷裂發(fā)生在基體或纖維的界面上，因此要測量的剪切應(yīng)力相對較低。在標(biāo)準(zhǔn)試樣的試驗中，很少會有超過10 kN的拉力。

當(dāng)應(yīng)變較小時，測試方法會檢測到一個極限。在變形增加的情況下，纖維的角度會發(fā)生變化，從而導(dǎo)致系統(tǒng)計算誤差。這就是為什么標(biāo)準(zhǔn)將這些測試方法限制為5%的應(yīng)變。