聚合物復(fù)合材料力學(xué)試驗中容易出現(xiàn)的一些問題

拉伸試驗

拉伸試驗中試樣的對中度不好，將會得到偏低的拉伸強(qiáng)度。而試樣的對中度不好的原因主要來自三個方面：一是試驗設(shè)備（試驗機(jī)）的拉伸夾具對中度不好；二是試樣安裝時對中度不好；三是試樣制備時纖維的方向出現(xiàn)偏差，涉及預(yù)浸料鋪疊和固化后層合板切割兩個過程。以上情況導(dǎo)致的復(fù)合材料對中度不好的情況，都會引起復(fù)合材料試樣中纖維方向和加載線的偏離。研究表明，纖維取向偏離1°會使單向?qū)雍习宓睦鞆?qiáng)度降低30%左右。

所以在試驗中，當(dāng)確認(rèn)了試驗機(jī)和試樣制備過程都沒有問題的前提下，遇到試樣彎曲百分比超過3%的情況時，為了消除對中度不好帶來的不良影響，應(yīng)該嘗試改變試樣在夾具中的擺放以期獲得較好的對中度。

Figure 1 Hydraulic wedge grips

壓縮試驗

濕態(tài)試樣的高溫壓縮模量沒有有效測試方法：壓縮試樣工作段空間很小，一般引伸計無法使用，應(yīng)變計占用空間小，可以滿足空間要求。但是高溫條件下應(yīng)變計與濕態(tài)試樣表面的粘結(jié)強(qiáng)度減弱，導(dǎo)致濕態(tài)復(fù)合材料試樣高溫壓縮模量測試結(jié)果偏高。

目前兩種替代方案：一是單獨設(shè)計壓縮模量測量試樣和夾具，用高低溫雙面平均引伸計測量濕態(tài)試樣的高溫壓縮模量；二是采用非接觸的數(shù)字圖像相關(guān)方法（DIC）測量高溫壓縮模量。

Figure 2復(fù)合加載壓縮夾具

ASTM D6641, ISO 14126 Method 2  Option A

剪切試驗

目前國內(nèi)測試復(fù)合材料面內(nèi)剪切性能的試驗方法很多，包括GB/T3355、 ASTM D3518、ASTM D3846、ASTM D5379和ASTM D4255。但是不同的方法所用的表征方法所取的面內(nèi)剪切強(qiáng)度數(shù)值相差甚遠(yuǎn)。而且不同的使用方法由于對試樣實施面內(nèi)剪切載荷所采用的工裝夾具有所差異，試樣工作段的應(yīng)力分布也不同，因此采用不同的試樣方法所獲得的面內(nèi)剪切強(qiáng)度是不可比的。

Figure 3 Iosipescu shear