復(fù)合材料沖擊損傷之——損傷強(qiáng)度評估

更新時(shí)間：2023-08-17

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沖擊損傷特性是復(fù)合材料層合板的一個(gè)主要問題，而 CAI 測試則提供了其測量方法。該測試標(biāo)準(zhǔn)包括 ASTM D7136、ASTM D7137 和 ISO 18352。本文將著重分享 ASTM D7137 測試過程中彎曲百分比的實(shí)踐。

試驗(yàn)?zāi)康?/strong>

通過 ASTM D7136 實(shí)現(xiàn)沖擊損傷（點(diǎn)擊查看詳情：“輕量化神器"復(fù)合材料如何應(yīng)對沖擊損傷？）后，進(jìn)行該試驗(yàn)以評定集中面外力引起的損傷的敏感性損傷阻抗，得到用于材料規(guī)范、研究和開發(fā)、質(zhì)量保證以及結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的含沖擊損傷壓縮剩余強(qiáng)度數(shù)據(jù)，具體性能參數(shù)包括：

沖擊損傷狀態(tài)（凹坑深度、損傷面積）
壓縮剩余強(qiáng)度
壓縮模量

試驗(yàn)方法要點(diǎn)

機(jī)架同軸度調(diào)節(jié)

通過對中裝置調(diào)節(jié)，優(yōu)化加載鏈同軸度級別，從而減少試驗(yàn)誤差。

正確的樣品安裝及自平衡加載鏈

將試樣垂直放入夾具側(cè)向板之間的刀口間隙內(nèi)，期間可晃動(dòng)試樣，確保試樣通過側(cè)向板刀口間隙剛好進(jìn)入兩底座滑動(dòng)板刀口之間的空隙并與底座有著良好的接觸；

可使用塞尺檢查試樣與側(cè)向板/滑動(dòng)板之間的間隙，調(diào)節(jié)側(cè)板/滑動(dòng)板或必要時(shí)加墊片來保證間隙小于 0.05 mm；

先用手預(yù)緊側(cè)向板和底座滑動(dòng)板的緊固螺栓；

再用扭力扳手依次將側(cè)向板和底座滑動(dòng)板的緊固螺栓擰緊，螺栓的扭緊力為 7N.m；

以與安裝底座滑動(dòng)板同樣的方式安裝頂部滑動(dòng)板。

彎曲百分比檢查

以規(guī)定的速率對試樣施加壓縮力，同時(shí)記錄數(shù)據(jù)，直至達(dá)到預(yù)期破壞載荷的 10%，以相等的卸載速率把壓縮載荷降低到 150N 左右，通過每個(gè)背靠背的應(yīng)變片在施加最大力時(shí)的彎曲百分比來判斷彎曲程度，是否符合標(biāo)準(zhǔn)要求的 10% 以內(nèi)。

彎曲百分比的調(diào)整
由于固定試樣涉及到側(cè)向板、底座滑動(dòng)板、頂部滑動(dòng)板的多個(gè)螺栓，很難一次就實(shí)現(xiàn)彎曲百分比在 10% 以內(nèi)，此時(shí)便需要合理調(diào)整試樣位置。

根據(jù)彎曲百分比的正負(fù)值，松開相應(yīng)的側(cè)向板及底座滑動(dòng)板的螺栓，將試樣朝某個(gè)方向做微小的變動(dòng)。此操作可能需要重復(fù)多次，才能達(dá)到彎曲百分比在 10% 以內(nèi)的理想效果。

經(jīng)驗(yàn)總結(jié)

在實(shí)際測試過程中可根據(jù)彎曲百分比的偏差大小，在夾具底部的相應(yīng)位置加彈性墊片，從而達(dá)到理想的彎曲百分比效果。

為方便清晰調(diào)整樣品彎曲百分比，四個(gè)應(yīng)變片采用四個(gè)獨(dú)立通道，能分別監(jiān)控面內(nèi)彎曲和側(cè)向彎曲。

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復(fù)合材料沖擊損傷之——損傷強(qiáng)度評估