復合材料沖擊損傷之——損傷強度評估

更新時間：2023-08-17

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沖擊損傷特性是復合材料層合板的一個主要問題，而 CAI 測試則提供了其測量方法。該測試標準包括 ASTM D7136、ASTM D7137 和 ISO 18352。本文將著重分享 ASTM D7137 測試過程中彎曲百分比的實踐。

試驗目的

通過 ASTM D7136 實現(xiàn)沖擊損傷（點擊查看詳情：“輕量化神器"復合材料如何應對沖擊損傷？）后，進行該試驗以評定集中面外力引起的損傷的敏感性損傷阻抗，得到用于材料規(guī)范、研究和開發(fā)、質(zhì)量保證以及結(jié)構(gòu)設計的含沖擊損傷壓縮剩余強度數(shù)據(jù)，具體性能參數(shù)包括：

沖擊損傷狀態(tài)（凹坑深度、損傷面積）
壓縮剩余強度
壓縮模量

試驗方法要點

機架同軸度調(diào)節(jié)

通過對中裝置調(diào)節(jié)，優(yōu)化加載鏈同軸度級別，從而減少試驗誤差。

正確的樣品安裝及自平衡加載鏈

將試樣垂直放入夾具側(cè)向板之間的刀口間隙內(nèi)，期間可晃動試樣，確保試樣通過側(cè)向板刀口間隙剛好進入兩底座滑動板刀口之間的空隙并與底座有著良好的接觸；

可使用塞尺檢查試樣與側(cè)向板/滑動板之間的間隙，調(diào)節(jié)側(cè)板/滑動板或必要時加墊片來保證間隙小于 0.05 mm；

先用手預緊側(cè)向板和底座滑動板的緊固螺栓；

再用扭力扳手依次將側(cè)向板和底座滑動板的緊固螺栓擰緊，螺栓的扭緊力為 7N.m；

以與安裝底座滑動板同樣的方式安裝頂部滑動板。

彎曲百分比檢查

以規(guī)定的速率對試樣施加壓縮力，同時記錄數(shù)據(jù)，直至達到預期破壞載荷的 10%，以相等的卸載速率把壓縮載荷降低到 150N 左右，通過每個背靠背的應變片在施加最大力時的彎曲百分比來判斷彎曲程度，是否符合標準要求的 10% 以內(nèi)。

彎曲百分比的調(diào)整
由于固定試樣涉及到側(cè)向板、底座滑動板、頂部滑動板的多個螺栓，很難一次就實現(xiàn)彎曲百分比在 10% 以內(nèi)，此時便需要合理調(diào)整試樣位置。

根據(jù)彎曲百分比的正負值，松開相應的側(cè)向板及底座滑動板的螺栓，將試樣朝某個方向做微小的變動。此操作可能需要重復多次，才能達到彎曲百分比在 10% 以內(nèi)的理想效果。

經(jīng)驗總結(jié)

在實際測試過程中可根據(jù)彎曲百分比的偏差大小，在夾具底部的相應位置加彈性墊片，從而達到理想的彎曲百分比效果。

為方便清晰調(diào)整樣品彎曲百分比，四個應變片采用四個獨立通道，能分別監(jiān)控面內(nèi)彎曲和側(cè)向彎曲。

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復合材料沖擊損傷之——損傷強度評估