复合材料力学性能测试技术.ppt

第六章 复合材料力学性能测试技术;第六章 复合材料力学性能测试技术;拉伸试验是指在规定条件下，在试样上沿纵轴方向施加拉伸载荷使其破坏。在拉伸实验中，对于玻璃纤维织物增强热塑性和热固性塑料板材采用I型试样。测玻璃纤维织物增强热固性塑料板材亦可采用Π型试样。测定模压短切玻璃纤维增强塑料的拉伸强度采用ш型试样。 ;在实验中我们采用I型试样。为了使试样在试验过程中受力和破坏合理，就必须选择合适的过渡圆弧半径R和有效宽度b。显然增加R可以减小应力集中，对试样断裂在有效部位大有好处。单若R过大，使过渡区占的面积增大，从这点上讲，又增加了试样断在非有效部位的可能性。根据试验，R为75mm，b为10mm断裂位置好。;按试样尺寸加工好试样之后，对试样进行编号，测量试样工作段任意三处的宽和厚，取算术平均值。夹持试样使其中心线与上下夹具的中心线对准，然后对其施加均匀连续的拉伸载荷直至试样破坏。加载速度为10mm/min。 ;玻璃纤维增强塑料压缩试验是基于在规定条件下对标准试样两端施加压缩载荷，直至破坏或达到最大载荷时，求得压缩性能参数的一种实验方法。 ;对于试样的要求：1、上下端面平行，且与试样中心线垂直；2、长细比（等截面柱体的高度与其最小惯性半径之比）一定。;试样厚度 b小于或等于10mm时，宽度a取10±0.2mm；试样厚度b大于10mm时，宽度a=b。;矩形棱柱体的最小主惯性矩为： ;测量试样尺寸后，将试样安放在加载压头上，（使其中心线与上下压板中心线对齐），记录最大载荷。有明显内部缺陷或端部挤压破坏的试样予以作废。 σ=P/F;实验采用三点加载简支梁，即将试样放在两支点 上，在两支点的试样上施加集中载荷，使试样变 形直至破坏。试样在中性层以上部分受压力，在 中性层以下部分受拉力，层间还有剪切应力。 ;一般取16±1。对很厚的试样，为避免层间剪切破坏，可取大于16。对很薄的试样，为使其载荷落在试验机许可的范围内，可取小于16。为了尽量减少剪切应力的影响，必须取足够大的跨厚比。试验方法规定l/h10.; 加载上压头圆柱面???径为5±0.1mm,支座圆角半径r=2±0.2mm(h3mm时)和r=0.5±0.2mm (h≤3mm时)。若试样出现明显压痕，r应改为2mm。如图所示。 ;将试样放置在支座上，上压头以10mm/min 速度下移，当试样在挠度小于或等于1.5h时破 坏，记录破坏载荷；当试样在挠度等于1.5h时 不呈现破坏，记录此时的载荷，停止实验。 ;试样呈层间剪切破坏，有明显内部缺陷或在 试样中间的1/3跨距以外破坏的试样应予以 作废。;有明显内部缺陷或不沿剪切面破坏的试样应予作废。;冲击试验是用来衡量复材在经受高速冲击载荷 时的韧性或对断裂的抵抗能力的试验方法,一般 冲击试验可分为:摆锤式冲击试验、落球式冲击 试验、高速拉伸试验。 ;高速拉伸试验是评价材料的冲击强度最好的试验 方法，应力－应变曲线下方的面积与使材料破坏 所需的能量成正比，如果试验是以相当高的速度 进行，这个面积就变成与冲击强度相等。 ;我们通常采用摆锤式冲击试验来评价材料的冲击强 度，其包括简支梁型和悬臂梁型，这两种方法试样 破坏所需的能量实际上无法准确测定，试验所测得 除了产生裂缝所需的能量及使裂缝扩展到整个试样 所需的能量外，还包括使材料产生永久变形的能量 和把断裂的试样碎片抛出去的能量，因此测出的并 不是材料的真实强度，但由于该法简单方便，各国 广泛采用。 ;试验的试样为长方体，表面开有Ｖ形缺口，使 试样经冲击时产生应力集中而呈现脆性断裂。 1、缺口方向与布层垂直 试样宽度为板的厚度，长度为１２０mm 2、缺口方向与布层平行 试样尺寸同上 ;设备采用简支梁式摆锤式冲击试验机，冲击速度为３. ８m／s，跨距L＝７０mm，选择合适的摆锤，使冲 断试样所消耗的能量落在量程的１０％～８５％范围 内，试验前须经一次空载冲击，调整读数盘指针使其 指到零点，将合格试样缺口的一面背向摆锤，使缺口 中心对准冲击中心进行冲击，记录冲断试样所消耗的 功及破坏形式。; ak＝Ａ／bh ak… 冲击韧性 b… 试样宽 h… 缺口下的厚度 A… 冲断试样所消耗的功 ; 复合材料硬度试验方法有些是根据金属硬度测试方法发展而来的，如布氏、洛氏硬度。它是将一定直径的钢球，在一定载荷作用下压入材料表面，测试试样表面的压痕直径，即可计算材料