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《层合板复合材料的层间剪切强度评价方法及其改进研究_王瑞》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在应用文档-天天文库。
1、8层合板复合材料的层间剪切强度评价方法及其改进研究2004年5月层合板复合材料的层间剪切强度评价方法及其改进研究王瑞,陈海霞,郭兴峰,王广峰(天津工业大学纺织与服装学院,天津300160)摘要:针对国际上目前主要使用的双切口拉伸/压缩式层间剪切试验方法存在的问题,吸收了拉伸与压缩式试验方法各自的优点,对试验夹具及试验片形状与尺寸进行了改进设计,提出了双切口开孔拉伸式新的层间剪切强度测试、评价方法。以玻璃纤维平纹织物/环氧树脂复合材料层合板为试验材料对改进后的试验方法进行了实验及有限元分析。实验发现,表观层间剪切强度随槽
2、间距的减小而有增大的趋势。通过有限元分析,对实验结果进行了解释,并确立了可获得真实层间剪切强度的最佳试验片尺寸。关键词:复合材料层合板;层间剪切强度;双切口剪切试验法;剪切应力分布;有限元分析中图分类号:TB332文献标识码:A文章编号:1003-0999(2004)03-0008-04玻璃纤维增强树脂基复合材料以其轻质、耐腐小弯曲。当侧挡片压力较小时,弯曲力矩的影响难蚀及优越的成型性等特点,已作为结构材料及功能以消除;当侧挡片压力较大时又增加了试验片与侧材料广泛用于各个领域。其中,采用织物增强的复挡片的摩擦,使得用压
3、缩剪切法测得的层间剪切强合材料层合板,由于其几何形状比较稳定,与单向纤度比用拉伸剪切法测得的实验结果偏大,并且实验维增强的层合板相比,其力学平衡性较好,面内异向中夹具与剪切面难以保持中心对齐。因此,两种加性较小,且面内剪切强度较高。此外,它还具有加工载方式均难以得到材料的真实数据,只能测得表观简单,制造成本低等优点,显示出很好的应用前景。层间剪切强度。但层合板的层间剪切强度较低,是设计中必须注意本文针对双切口剪切试验存在的问题对加载方的问题。因此,层间剪切强度的测试与评价,对于合式及试验片形状与尺寸进行了改进设计,并通
4、过试理设计层合板,提高其层间剪切强度,扩大其应用范验片应力分布的有限元计算对试验片尺寸进行了优[1～2]围和确保其使用安全性是非常重要的课题。化设计,使剪切面上的剪切应力分布尽量趋于均匀,1双切口剪切试验及存在问题并力求获得纯剪切应力,减小夹具本身带来的影响,关于层合板层间剪切强度的评价方法,虽然已以确定获得材料真实层间剪切强度的评价方法。为有数种方法用于层间剪切强度的测试,但都存在一正确设计复合材料层合板,保证其使用质量和安全定的问题。在测试断面上能产生均匀分布的纯剪切性提供理论依据和测试评价方法。应力的试验方法至今
5、还没有确立。设计者可利用的2双切口剪切试验的改进设计材料数据很少,问题还很多。双切口拉伸/压缩式层本文对双切口剪切试验的加载方式、夹具及实间剪切试验法,由于其夹具尺寸小、结构简单,且易验片结构与尺寸进行了重新设计,并吸收了双切口于产生层间剪切破坏,实验成功率较高,省时省料。拉伸试验法无侧挡片摩擦影响的优点及压缩试验法因此,普遍认为是用于测定复合材料层合板层间剪的设计思想。为解决拉伸时试验片在钳口下打滑的[1,3]切强度的有效试验方法。但是,采用双切口拉问题,夹具由原来的钳口夹持改为在试验片上开孔,伸剪切法测定复合材料层
6、合板的层间剪切强度时,穿入销钉拉伸;为防止和尽量消除弯曲力矩对剪切试验片两端由夹具握持,若夹持力太大,容易将试验的影响,孔中心与剪切面平行并保持在同一平面上,片夹碎;若减小夹持力,夹头与试验片之间容易打以使剪切面上尽可能得到纯剪切应力,并使应力尽滑,且夹持拉伸会在剪切面上产生弯曲力矩,使试验可能均匀分布,同时避免了压缩剪切法试验夹具结片提前发生破坏,测得的层间剪切强度值偏小。采构的烦琐及侧挡片摩擦对试验结果的影响。改进后用双切口压缩剪切法测定复合材料层合板的层间剪的夹具及试验片形状如图1所示。切强度时,需在试验片两侧设
7、置挡片用以控制和减收稿日期:2003-07-18基金项目:天津市高等学校科技发展基金项目(01-20202)作者简介:王瑞(1960-),男,教授,博士,主要从事纺织复合材料结构表征与力学性能评价方面的研究。FRP/CM2004.No.32004年第3期玻璃钢/复合材料9实验结果仍呈现随槽间距的减小,层间剪切强度略有增大的趋势。为了获得更加接近材料真实数据的层间剪切强度,通过有限元方法分析了剪切面上的应力分布,确立了可获得接近真实层间剪切强度的最佳试验片结构与尺寸。图1改进后的夹具及试验片形状3实验及结果分析以平纹玻璃
8、布/环氧树脂层合板为实验材料。其中,玻璃布厚度为0.2mm,密度为162×122根/10cm,积层数为50层,方法为模压成型。层间剪切试验是在常温下采用上述改进后的双切口开孔拉伸式剪切试验方法进行。试验片尺寸(图2)参照图3层间剪切强度与槽间距的关系[4]ASTMD3846-94标准设定为长(L)79mm,宽(B)4有限元分析10
