原创复合材料力学测试之拉伸测试注意事

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办公室墙角的垃圾箱里堆满了各式各样的碳纤维试样断裂碎片,这是我近三年来力学测试破坏的试样。最近几年,我做过很多碳纤维复合材料制品开发项目,在整个开发过程中,除了成型工艺的开发,就是力学性能测试比较复杂了。一个复合材料制品,最终需要根据使用过程中载荷大小,来确定铺层工艺,而不同的铺层工艺涉及到力学性能就大不相同,所以经常是在开发过程中,先进行铺层试样的制备,然后反复去做测试,计算能否满足强度和刚度要求。复合材料最大的有点在于可设计性,可以根据不同的使用要求,进行认为设计,来获得适合的强度和模量,同时也造成了复合材料力学性能评价的复杂性。碳纤维复合材料力学性能测试是碳纤维结构部件开发的一项重要工作。对于能够充分发挥碳纤维复合材料力学优势碳纤维优异的力学性能,开发者必须对复合材料力学性能有着充分的了解。这些力学性能包括、拉伸强度、拉伸模量、压缩强度、压缩模量、弯曲强度、弯曲模量、层间剪切强度、面内剪切强度、面内剪切模量、剥离强度等等。在这些测试中拉伸测试是最简单的一种,也是最基础的一种。拉伸的受力形式主要是有一对力大小相等,方向相反作用在构件上,使构件承受拉伸主要的受力模型如下图:在计算拉伸强度和拉伸模量的时候,需要知道的参数有:b——宽度;L——长度;h——厚度;Pr——作用力;△L——伸长量;拉伸强度和拉伸模量的计算公式:拉伸测试主要包括单丝拉伸、复丝拉伸、单层板拉伸、层合板拉伸等基础构件的测试,在测试过程中有几点事项需要注意。1、拉伸测试过程中,一般需要加工成哑铃状的测试试样,要求测试过程中,试样的断裂在哑铃中间宽度小的地方断裂。但是对于碳纤维单丝或者复丝的拉伸测试中,无法制备哑铃形状试样,为了避免在夹头地方断裂,需要在单丝或者复丝两端贴加强片,防止夹具螺牙损伤纤维。2、拉伸测试过程中,如果涉及应变的计算,需要外加引伸计来测量拉伸试样的伸长量。3、拉伸测试过程中,尤其是层合板试样的拉伸测试涉及到的拉力非常大,夹具夹持力不够,需要采用液压或气动夹头进行加持,否则试样容易滑脱。4、拉伸测试试样数量要足够多,取平均值进行计算。5、拉伸测试试样夹持过程中,试样轴线一定要和外加载荷轴线重合,否则试样会是撕裂的,而不是拉断的。6、拉伸测试终止条件一般为最大力下降30%。以上事项注意好之后,才能保证拉伸测试数据的可靠。在碳纤维试样破坏过程中,常常听到非常轻脆的纤维断裂的声音,伴随着的是应力应变曲线的一条一条的折线。第17期

复合材料力学性能表征与测试技术培训班线上+线下同步授课7月8-10日我们将邀请中国航空工业集团公司首席专家,中国飞机强度研究所首席科学家杨胜春研究员做一期复合材料力学性能测试与表征技术培训班,地点在西安。欢迎报名参加课程大纲日期时间主题内容7月8日9:00-12:00复合材料结构试验验证要求1复合材料结构发展趋势与挑战2复合材料结构对力学性能的要求3强度规范与验证要点14:00-17:00复合材料力学性能表征方法1复合材料结构积木式试验方法2复合材料力学性能表征要素与试验矩阵3复合材料力学性能试验标准体系复合材料力学试验通用要求1试验件加工要求2试验机要求3状态调节要求4环境测试要求7月9日9:00-12:00复合材料单向板力学性能试验方法1拉伸试验2压缩试验3面内剪切试验4弯曲试验5短梁强度试验14:00-17:00复合材料典型元件力学性能试验方法1开孔/充填孔拉伸试验2开孔/充填孔压缩试验3螺栓挤压试验4胶接连接试验5冲击及冲击后压缩试验7月10日9:00-12:00复合材料夹层结构力学性能试验方法1平面拉伸试验2平压试验3侧向压缩试验4弯曲试验5剪切试验复合材料疲劳试验方法1复合材料疲劳敏感性2加载频率的影响3S-N曲线测试方法14:00-17:00现场答疑解惑报名(


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