本文介紹復合材料層間剪切強度測試的目的、樣品尺寸、計算公式等。
測試目的
具有脆性基體的層壓板(例如由環氧樹脂制成)的層間剪切強度(interlaminar shear strength,ILSS)通常使用短梁剪切試驗(short beam shear test,SBS)來確定。
它利用了在彎曲試驗中總是發生剪切應力的事實。如果與試樣厚度相比,支撐跨度較小,則與彎矩產生的法向應力相比,產生的剪切應力非常大。通過這種方式,就可以在脆性基體材料中產生剪切應力斷裂,從而能夠測量剪切強度。
根據斷裂類型,可以表征基體材料的剪切強度或纖維-基體結合的質量。短梁剪切試驗可以根據不同的標準進行,包括ASTM D2344、EN 2563或EN ISO 14130。
這種測試方法使用起來相對簡單,需要一種簡單的工具,該工具具有良好的對準能力以及精確的對中模具。因此,該方法經常用于質量控制,并且適合于材料比較。
但是,該方法僅確定平面內剪切性能,因為壓縮應力峰值通常出現在上砧附近,并可能影響測量結果。
ILSS測試用試樣和尺寸
標準層壓板的測試:在材料開發中,對厚度為2mm的標準層壓板進行測試。根據使用的標準,跨度為8或10 mm,并且必須設置為高達±0.1 mm的精度。EN 2563為彎曲凸起定義了±0.02 mm的極小公差。部分測試工具可以簡化樣品定心和設置跨度的任務,以及支撐的精確平行對齊。
成品結構制成的層壓板測試:由型材、板材或部件制成的層壓板通常具有其他厚度,在這些情況下,重要的是要觀察跨度與層壓板厚度的關系。必須能夠以最小的努力為每個測試系列準確設置量程,并且只需調整一次定心。有的ILSS測試夾具為此配備了一個反導螺桿。在保持中心點的同時,可以將支架調整到所需的跨度,在支架兩側定義的測量表面可以精確測量跨度。
ILSS的計算公式
為了計算ILSS,需要使用下圖中的公式,其中
Fm=最大壓縮力,單位為牛頓
B=測得的試樣寬度
d=測得的試樣厚度

ILSS測試綜述
ILSS測試是一種典型的質量控制方法,它們適用于比較材料。鑒于跨度小,模具與上部砧座精確對齊尤為重要。這是通過模具臂來確保的。臂可固定,便于試件的安裝。