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纤维增强复合塑料剪切性能测试(之一)——V缺口梁剪切(ASTM D5379)

日期:2021-04-30 10:27:28 阅读人数:231
纤维增强复合塑料中增强相与基体粘结界面是应力传递的桥梁;界面脱粘及界面间基体内聚失效是复合材料的“脆点”,宏观上常表现为剪切性能相对其他力学性能较低,进而可能引起整体结构过早的破坏。本系列将逐一介绍纤维增强复合材料繁多的剪切性能测试方法。

ASTMD5379《使用V缺口梁法测试复合材料剪切性能的标准试验方法》,提供了一种采用对称双缺口梁试样和专用夹具测试复合材料剪切性能的方法。类似的方法还包括GB/T 30970,GB/T 32376(层间剪切)。


测试原理

V缺口梁法采用专用夹具对对称双V缺口梁试样施加测试载荷,在试样缺口中心区域形成剪切应力场,缺口中心区域贴应变片(-/+ 45°)获取试样剪切应变,以测定复合材料剪切性能。


适用范围

V缺口梁剪切方法(D5379)适用于各种高模量连续和不连续纤维纤维增强复合材料,包括如下结构形式:单项纤维层压板、编织纤维层压板、单向纤维0°/90°纵横分布层压板以及短切纤维增强板。



复合材料坐标系

纤维增强复合材料的结构决定了其各向异性特性,材料坐标系就是用于描述复合材料主轴方向和应力分量的笛卡尔坐标系;


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测试试样

试样尺寸

V缺口梁试样为对称90°双缺口试样,试样厚度推荐3-4mm,可根据需要选择是否贴加强片,加强片厚度通常推荐为1.5mm;


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试样制备方向

复合材料的各向异性决定了试样制取方向的不同,测试所获得剪切参数也不同。

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ASTM D5379 V缺口试样法剪切测试

测试参数

V缺口梁剪切测试可以获取纤维增强复合塑料各个轴向的剪切强度、剪切模量、剪切应力-应变曲线等性能参数。


专用测试夹具

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V缺口试样剪切测试图

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试样失效模式

剪切测试除测试相关性能参数外,还应记录试样失效模式(若有)。试样失效模式用三个字母的组合形式表示,分包记录失效模式(首字母)、失效区域(第二字母)和失效位置(第三字母),详见下图。


压缩试样“剪切失效标识”说明图片


失效模式示例


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