層間剪切強度試驗詳解

來源：天氏庫力發(fā)布日期 2019-11-20 瀏覽：

層間的剪切強度是復(fù)合材料的層間破壞強度之一，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)生相對位移時，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，而層間分層將會嚴(yán)重降低復(fù)合材料層合板的剛度和強度。所以，層間應(yīng)力和層間剪切強度等層間問題是復(fù)合材料設(shè)計中必須考慮的重要問題。層間剪切強度的測試與評價，對于合理設(shè)計層合板，提高其層間剪切強度，擴大其應(yīng)用范圍和確保其使用安全性是非常重要的課題。

測量復(fù)合材料層間剪切強度并不是一件容易的事情，最理想的層間剪切強度測量方法應(yīng)該具備以下幾個特點：試樣制備簡單；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法；③四點彎曲法；④非對稱四點彎曲法。

其中，脆性基體層壓板（如環(huán)氧樹脂基體）的層間剪切強度通常采用短梁剪切試驗（SBS）測定。試驗原理是在彎曲試驗中會產(chǎn)生剪切應(yīng)力。如果試樣跨距相對試樣厚度來說較小，那么試驗中產(chǎn)生的剪切應(yīng)力就相對彎矩大得多。通過該性質(zhì)可以在脆性基體材料中產(chǎn)生剪切應(yīng)力，使測量材料剪切強度成為可能。

層間剪切強度試驗機

根據(jù)失效類型不同，可以表征基體材料的剪切強度或是材料中纖維-基體的結(jié)合強度。

該方法相對容易實施，只需要一個簡單并具有良好對中性的試驗工裝以及精確對中的壓頭。正因如此，該方法通常被用于質(zhì)量控制，同時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量結(jié)果，上述方法僅適用于測定面內(nèi)剪切性質(zhì)。

層壓板制作的型材、板材或部件通常沒有標(biāo)準(zhǔn)厚度，這種情況下，觀察評估跨距/厚度比就非常重要了。每次試驗中，必須用最簡便的方法，精確設(shè)定試樣跨距，并且只進(jìn)行一次對中。我們的試驗工裝為了滿足上述要求，需專門配備一個逆時鐘轉(zhuǎn)動導(dǎo)向臂。試驗砧座可以根據(jù)跨度要求進(jìn)行調(diào)整，并且保持中心點位置。砧座下的標(biāo)尺可以精確測量試樣跨距。（如下圖）