9.4複合材料結構試驗問題(1 / 3)

圖93壓縮夾具裝配示意圖

1—套筒

2—圓形外夾頭3—內夾頭

4—試樣

●壓縮彈性模量

Exc=

ΔPbhΔε

(95)

式中:ΔP為載荷應變曲線上的載荷增量,單位為

N;Δε為與ΔP對應的應變增量。Exc為縱向(x方向)壓縮彈性模量。

●泊鬆比

νxy=-ΔεyΔεr

(96)

式中:Δεx為與ΔP對應的縱向應變增量(方向一致);

Δεy為與ΔP對應的橫向應變增量。

對於測定玻璃纖維織物增強塑料板材和短切玻璃纖維增強塑料的壓縮性能參見GB1448—83。

(3) 複合材料麵內剪切試驗方法及存在問題

按照GB3355—82,測定單向纖維或織物增強平板麵內剪切彈性模量、麵內剪切強度和麵內應力應變曲線是采用[±45°]s層壓板拉伸試驗如圖94所示。試樣厚度h為2s~6s層壓板厚,即[±45°]2s~[±45°]6s。有效試樣數量應不少於5個,所得結果用下麵的公式計算。

●麵內剪切強度

S=Pb2bh

(97)

式中:Pb為試樣破壞時的載荷,單位為

N;

b為試樣寬度,單位為

mm;

h為試樣厚度,單位為

mm。

●麵內剪切模量

GLT=

ΔP2b?h(Δε0x-Δε0y)

(98)

式中:ΔP為載荷增量,單位為

N;

Δε0x為與ΔP對應的試樣軸向的應變增量;

Δε0y為與ΔP對應的試樣軸向垂直方向的應變增量。

關於單向層板剪切強度用[±45]s層板的拉伸來測量是值得討論的。但由於試驗簡單,一般目前都采用此方法。關於[±45]s拉伸測τ12強度須說明幾點:

① [±45]s拉伸時幾何尺寸,如圖94所示,尺寸(如b、 h、 L等)基本一樣。

② 式(97)表示的意義為τ12=12σx,這從元體平衡很容易得到,且由應變莫爾圓,可求得剪切應變

γ12=εx-εy

(99)

因此,得到式(98)的剪切模量G12(即GLT)。

根據試驗時測得的應力σx與εx關係是非線性的,同樣可得到τ12和γ12的關係也為非線性的,典型的[±45]s硼環氧拉伸及剪切應力應變關係如圖95所示,圖95(a)中的非線性關係對碳環氧也是相似的,它實際是體現剪切的特性。

應力應變關係1kpsi=1000psi, 1psi=6.895kPa

③ [±45]s拉伸切出微元體。

可知

σθ=

σxcos2θ, τ12=σxsinθcosθ

(910)

故當θ=45°時,τ12=12σx

關於此試驗方法要了解下麵幾個問題:

第一,σθ存在對破壞的影響。我們知道,當θ=45°,斷麵上有0°纖維,它的拉伸強度Xt≈1548MPa,但剪切強度跟它相比很小,因此,σθ對破壞的影響可忽略。

圖93壓縮夾具裝配示意圖

1—套筒

2—圓形外夾頭3—內夾頭

4—試樣

●壓縮彈性模量

Exc=

ΔPbhΔε

(95)

式中:ΔP為載荷應變曲線上的載荷增量,單位為

N;Δε為與ΔP對應的應變增量。Exc為縱向(x方向)壓縮彈性模量。

●泊鬆比

νxy=-ΔεyΔεr

(96)

式中:Δεx為與ΔP對應的縱向應變增量(方向一致);

Δεy為與ΔP對應的橫向應變增量。

對於測定玻璃纖維織物增強塑料板材和短切玻璃纖維增強塑料的壓縮性能參見GB1448—83。

(3) 複合材料麵內剪切試驗方法及存在問題

按照GB3355—82,測定單向纖維或織物增強平板麵內剪切彈性模量、麵內剪切強度和麵內應力應變曲線是采用[±45°]s層壓板拉伸試驗如圖94所示。試樣厚度h為2s~6s層壓板厚,即[±45°]2s~[±45°]6s。有效試樣數量應不少於5個,所得結果用下麵的公式計算。

●麵內剪切強度

S=Pb2bh

(97)

式中:Pb為試樣破壞時的載荷,單位為

N;

b為試樣寬度,單位為

mm;

h為試樣厚度,單位為

mm。

●麵內剪切模量

GLT=

ΔP2b?h(Δε0x-Δε0y)

(98)

式中:ΔP為載荷增量,單位為

N;

Δε0x為與ΔP對應的試樣軸向的應變增量;

Δε0y為與ΔP對應的試樣軸向垂直方向的應變增量。

關於單向層板剪切強度用[±45]s層板的拉伸來測量是值得討論的。但由於試驗簡單,一般目前都采用此方法。關於[±45]s拉伸測τ12強度須說明幾點:

① [±45]s拉伸時幾何尺寸,如圖94所示,尺寸(如b、 h、 L等)基本一樣。

② 式(97)表示的意義為τ12=12σx,這從元體平衡很容易得到,且由應變莫爾圓,可求得剪切應變