CN102680330B - 一种复合材料层间剪切性能测试方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于复合材料技术领域，涉及一种复合材料层间剪切性能测试方法。测试方法包括制备试件和制备测试装置两个步骤，本发明在制备试件步骤中利用常用的复合材料层压板铺层拼接铺设技术，操作方便且精度高，在复合材料层压板制造完成时即完成试件的制造，减少了试件精加工环节，成本可降低70%以上。层间剪切测试方法操作简单，能保证试件在指定被测试层间发生破坏，保证被测试层间产生纯剪切破坏，精确地测试复合材料层间剪切性能，适合各种厚度的复合材料层压结构。

Description

一种复合材料层间剪切性能测试方法
技术领域：
本发明属于复合材料技术领域，涉及一种复合材料层间剪切性能测试方法。
背景技术
复合材料在面内具有高比强度和比模量，已广泛应用于飞机结构设计制造。但复合材料的层间性能较低，是容易出现损伤的部位。因此必须测定其层间强度性能，用于进行必要的结构细节强度评估。
目前测量复合材料层间性能的方法有短梁剪切测试方法和双缺口试件压缩测试方法。
短梁剪切测试方法较简单，但短梁剪切测试数据是各层的平均性能，不能得到指定层间的性能；对于厚度较大的复合材料，该方法容易出现层间和层内混合破坏模式，难以得到准确的层间性能。
双缺口试件压缩测试方法的试件加工精度要求极高，由于双缺口前缘在实际中不可能同时在同一层间平面，所以测试数据是多个层间的最弱层间性能，而且容易出现层间剪切和拉压混合破坏模式，难以准确得到被指定层间的层间剪切性能。
发明内容
本发明的目的是提出一种能准确测试指定层间性能的复合材料层间剪切性能测试方法。本发明的技术解决方案包括如下两个步骤：
（1）制备试件
试件为一中间带凸台的块状体，先进行连续铺层，铺设凸台底座；当铺设到指定被测界面时，凸台部分继续按复合材料层压板实际铺层设计进行铺层铺设，凸台两旁凸肩处先铺设一层脱模用薄膜，然后在脱模用薄膜上连续铺设90度铺层，90度铺层与凸台部分铺层平行拼接，直至试件铺层铺设完毕；将铺设完成的块状体成型，成型后，将凸台两侧脱模薄膜以及以上90度连续铺层部分沿薄膜和拼接界面剥离，形成凸台型试件。
（2）制备测试装置
试验装置包含两个L形压块，两个L形压块的长边内侧平面为接触面，两个L形压块反对称布置，两个L形压块的接触面相互接触，其中一个L形压块在接触面上有一个凹槽，试件的凸台卡在凹槽内，凸台型试件凸台两侧的凸肩与L形压块接触面接触，不带凹槽的L形压块的L长边的端面与凸台型试件的凸肩的端面接触，外载荷加在两个L形压块的短边外侧平面，载荷轴线在试件的被测平面内。
所述的试件的平面投影形状为矩形，凸台的平面投影形状也为矩形，两个矩形的四边相互平行，凸台位于底座的中间部位。
本发明具有的优点和有益效果
本发明是一种新型的复合材料层间剪切性能测试方法，目前尚无类似测试方法；
本发明在制备试件步骤中利用常用的复合材料层压板铺层拼接铺设技术，操作方便且精度高，在复合材料层压板制造完成时即完成试件的制造，减少了试件精加工环节，成本可降低70%以上；
本发明所设计的复合材料层间剪切性能测试方法，通过试验件中部凸台和测试装置中的凹槽配合使用，能保证试件在被指定的测试层间发生破坏；
本发明通过两个L形长边内侧接触面来确定施加载荷的位置，可以确保对试验件的指定被测层间施加纯剪切载荷，避免现有测试方法中由于施加的载荷与被测试层不在同一平面时产生的附加力矩，精确地测试复合材料层间剪切性能；
本发明适合各种厚度的复合材料层压结构。
附图说明
图1是本发明试件制造铺层铺设示意图；
图2是本发明测试装置L形压块结构示意图；
图3是本发明测试装置另一个L形压块结构示意图；
图4是本发明试件与测试装置装配示意图。
具体实施方式
下面结构附图对本发明作详细说明。测试方法包括如下两个步骤：
（1）制备试件
试件1为一中间带凸台2的块状体，先进行连续铺层，铺设凸台底座3，当铺设到指定被测界面4时，凸台2按复合材料层压板实际铺层设计进行铺层铺设，而凸台2两旁凸肩5处，先铺设一层脱模用薄膜6，然后在脱模用薄膜6上连续铺设90度铺层7，90度铺层7与凸台2部分铺层平行拼接，直至铺层铺设完毕；将铺设完成的块状体成型，成型后，将凸台2两侧脱模用薄膜6以及以上90度连续铺层部分沿脱模用薄膜6和拼接界面8剥离，形成凸台型试件1；
（2）制备测试装置
试验装置包含两个L形压块（压块9及压块10），两个L形压块的长边内侧平面为接触面，两个L形压块反对称布置，两个L形压块的接触面相互接触，其中一个L形压块9在接触面上有一个凹槽11，试件1的凸台卡在凹槽11内，凸台型试件凸台2两侧的凸肩5与L形压块9接触面接触，不带凹槽的L形压块10的L长边的端面12与凸台型试件1的凸肩5的端面13接触，外载荷14加载在L形压块9的短边外侧平面14和L形压块10的短边外侧平面15，载荷轴线在试件的被测平面4内。两个压块在压缩载荷作用下相对运动，使凸台2与底座3间指定被测试界面4剪切破坏，最大载荷14即为该界面承载能力。

Claims (2)

1.一种复合材料层间剪切性能测试方法，测试方法包括如下两个步骤： 
（1）制备试件 
试件为一中间带凸台的块状体，先进行连续铺层，铺设凸台底座；当铺设到指定被测界面时，凸台部分继续按复合材料层压板实际铺层设计进行铺层铺设，凸台两旁凸肩处先铺设一层脱模用薄膜，然后在脱模用薄膜上连续铺设90度铺层，90度铺层与凸台部分铺层平行拼接，直至试件铺层铺设完毕；将铺设完成的块状体成型，成型后，将凸台两侧脱模用薄膜以及以上90度连续铺层部分沿薄膜和拼接界面剥离，形成凸台型试件 ；
（2）制备测试装置 
试验装置包含两个L形压块，两个L形压块的长边内侧平面为接触面，两个L形压块反对称布置，两个L形压块的接触面相互接触，其中一个L形压块在接触面上有一个凹槽，试件的凸台卡在凹槽内，凸台型试件的凸台两侧凸肩与L形压块接触面接触，不带凹槽的L形压块的L长边的端面与凸台型试件的凸肩的端面接触，外载荷加在两个L压块的短边外侧平面，载荷轴线在试件的被测平面内。 
2.根据权利要求1所述的一种复合材料层间剪切性能测试方法，其特征是，所述试件的平面投影形状为矩形，凸台的平面投影形状也为矩形，两个矩形的四边相互平行，凸台位于底座的中间部位。 
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