复合材料冲击损伤之——损伤强度评估

更新(xīn)时间：2023-08-17

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冲击损伤特性是复合材料层合板的一个主要问题，而 CAI 测试则提供了其测量方法。该测试标准包括 ASTM D7136、ASTM D7137 和 ISO 18352。本文(wén)将着重分(fēn)享 ASTM D7137 测试过程中(zhōng)弯曲百分(fēn)比的实践。

试验目的

通过 ASTM D7136 实现冲击损伤（点击查看详情：“轻量化神器"复合材料如何应对冲击损伤？）后，进行该试验以评定集中(zhōng)面外力引起的损伤的敏感性损伤阻抗，得到用(yòng)于材料规范、研究和开发、质(zhì)量保证以及结构设计的含冲击损伤压缩剩余强度数据，具(jù)體(tǐ)性能(néng)参数包括：

冲击损伤状态（凹坑深度、损伤面积）
压缩剩余强度
压缩模量

试验方法要点

机架同轴度调节

通过对中(zhōng)装(zhuāng)置调节，优化加载链同轴度级别，从而减少试验误差。

正确的样品安(ān)装(zhuāng)及自平衡加载链

将试样垂直放入夹具(jù)侧向板之间的刀(dāo)口间隙内，期间可(kě)晃动试样，确保试样通过侧向板刀(dāo)口间隙刚好进入两底座滑动板刀(dāo)口之间的空隙并与底座有(yǒu)着良好的接触；

可(kě)使用(yòng)塞尺检查试样与侧向板/滑动板之间的间隙，调节侧板/滑动板或必要时加垫片来保证间隙小(xiǎo)于 0.05 mm；

先用(yòng)手预紧侧向板和底座滑动板的紧固螺栓；

再用(yòng)扭力扳手依次将侧向板和底座滑动板的紧固螺栓拧紧，螺栓的扭紧力為(wèi) 7N.m；

以与安(ān)装(zhuāng)底座滑动板同样的方式安(ān)装(zhuāng)顶部滑动板。

弯曲百分(fēn)比检查

以规定的速率对试样施加压缩力，同时记录数据，直至达到预期破坏载荷的 10%，以相等的卸载速率把压缩载荷降低到 150N 左右，通过每个背靠背的应变片在施加最大力时的弯曲百分(fēn)比来判断弯曲程度，是否符合标准要求的 10% 以内。

弯曲百分(fēn)比的调整
由于固定试样涉及到侧向板、底座滑动板、顶部滑动板的多(duō)个螺栓，很(hěn)难一次就实现弯曲百分(fēn)比在 10% 以内，此时便需要合理(lǐ)调整试样位置。

根据弯曲百分(fēn)比的正负值，松开相应的侧向板及底座滑动板的螺栓，将试样朝某个方向做微小(xiǎo)的变动。此操作(zuò)可(kě)能(néng)需要重复多(duō)次，才能(néng)达到弯曲百分(fēn)比在 10% 以内的理(lǐ)想效果。

经验总结

在实际测试过程中(zhōng)可(kě)根据弯曲百分(fēn)比的偏差大小(xiǎo)，在夹具(jù)底部的相应位置加弹性垫片，从而达到理(lǐ)想的弯曲百分(fēn)比效果。

為(wèi)方便清晰调整样品弯曲百分(fēn)比，四个应变片采用(yòng)四个独立通道，能(néng)分(fēn)别监控面内弯曲和侧向弯曲。