層間剪切強(qiáng)度試驗(yàn)詳解
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2019-11-20 瀏覽：
層間的剪切強(qiáng)度是復(fù)合材料的層間破壞強(qiáng)度之一，具體指的是不同纖維復(fù)合材料制品在疊層復(fù)合后相鄰層之間產(chǎn)生相對(duì)位移時(shí)，作為抵抗阻力而在材料內(nèi)部產(chǎn)生的應(yīng)力大小，即層合板在層間剪切應(yīng)力作用下的極限應(yīng)力。層間應(yīng)力的存在很容易導(dǎo)致層間的分層破壞，而層間分層將會(huì)嚴(yán)重降低復(fù)合材料層合板的剛度和強(qiáng)度。所以，層間應(yīng)力和層間剪切強(qiáng)度等層間問(wèn)題是復(fù)合材料設(shè)計(jì)中必須考慮的重要問(wèn)題。層間剪切強(qiáng)度的測(cè)試與評(píng)價(jià)，對(duì)于合理設(shè)計(jì)層合板，提高其層間剪切強(qiáng)度，擴(kuò)大其應(yīng)用范圍和確保其使用安全性是非常重要的課題。
測(cè)量復(fù)合材料層間剪切強(qiáng)度并不是一件容易的事情，最理想的層間剪切強(qiáng)度測(cè)量方法應(yīng)該具備以下幾個(gè)特點(diǎn)：試樣制備簡(jiǎn)單；能得到可靠且具有連續(xù)性的數(shù)據(jù)；容易操作。目前廣泛應(yīng)用的大概有以下幾種：①短梁剪切法；②雙切口拉伸/壓縮式層間剪切試驗(yàn)法；③四點(diǎn)彎曲法；④非對(duì)稱(chēng)四點(diǎn)彎曲法。
其中，脆性基體層壓板（如環(huán)氧樹(shù)脂基體）的層間剪切強(qiáng)度通常采用短梁剪切試驗(yàn)（SBS）測(cè)定。試驗(yàn)原理是在彎曲試驗(yàn)中會(huì)產(chǎn)生剪切應(yīng)力。如果試樣跨距相對(duì)試樣厚度來(lái)說(shuō)較小，那么試驗(yàn)中產(chǎn)生的剪切應(yīng)力就相對(duì)彎矩大得多。通過(guò)該性質(zhì)可以在脆性基體材料中產(chǎn)生剪切應(yīng)力，使測(cè)量材料剪切強(qiáng)度成為可能。
層間剪切強(qiáng)度試驗(yàn)機(jī)
根據(jù)失效類(lèi)型不同，可以表征基體材料的剪切強(qiáng)度或是材料中纖維-基體的結(jié)合強(qiáng)度。
該方法相對(duì)容易實(shí)施，只需要一個(gè)簡(jiǎn)單并具有良好對(duì)中性的試驗(yàn)工裝以及精確對(duì)中的壓頭。正因如此，該方法通常被用于質(zhì)量控制，同時(shí)也適合于比較不同材料的性能。
然而，由于壓縮應(yīng)力通常集中在砧座上方并影響測(cè)量結(jié)果，上述方法僅適用于測(cè)定面內(nèi)剪切性質(zhì)。
層壓板制作的型材、板材或部件通常沒(méi)有標(biāo)準(zhǔn)厚度，這種情況下，觀察評(píng)估跨距/厚度比就非常重要了。每次試驗(yàn)中，必須用最簡(jiǎn)便的方法，精確設(shè)定試樣跨距，并且只進(jìn)行一次對(duì)中。我們的試驗(yàn)工裝為了滿(mǎn)足上述要求，需專(zhuān)門(mén)配備一個(gè)逆時(shí)鐘轉(zhuǎn)動(dòng)導(dǎo)向臂。試驗(yàn)砧座可以根據(jù)跨度要求進(jìn)行調(diào)整，并且保持中心點(diǎn)位置。砧座下的標(biāo)尺可以精確測(cè)量試樣跨距。（如下圖）
層壓板剪切夾具
測(cè)試注意要點(diǎn)：
1、在研發(fā)過(guò)程中，通常對(duì)厚度2mm的標(biāo)準(zhǔn)層壓板進(jìn)行測(cè)試。根據(jù)采用的標(biāo)準(zhǔn)，試樣跨距為8或10mm，公差范圍為±0.1 mm；而EN 2563要求的公差范圍更小，為±0.02 mm。
2、上圖中的試驗(yàn)工裝能夠簡(jiǎn)化試樣對(duì)中以及跨距設(shè)置工作，同時(shí)能夠?qū)χ晤^進(jìn)行精確的平行度校正，大家做試驗(yàn)時(shí)可以參考借鑒。
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【本文標(biāo)簽】：層間剪切強(qiáng)度,層間剪切強(qiáng)度測(cè)定
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