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1、6复合材料层合板面内剪切实验方法的评价2007年5月复合材料层合板面内剪切实验方法的评价111,2王言磊,郝庆多,欧进萍(11哈尔滨工业大学土木工程学院,黑龙江哈尔滨150090;21大连理工大学,辽宁大连116024)摘要:复合材料层合板的面内剪切特性是进行复合材料结构设计必不可少的参数。本文对常见的4种面内剪切实验方法进行了简单介绍。采用5种E玻璃纤维织物/乙烯基酯树脂层合板,其铺层结构分别为[0]3s,[0/90]3s,[CSM/0/90]2s,[±45]3s和[(0/90)2/(±45)2/(0/90)2]s。对2种复合材料
2、层合板面内剪切实验方法进行了实验研究,分别为±45°拉伸实验(ASTMD3518)和V形开口轨道剪切实验(ASTMD7078)。实验结果表明,±45°拉伸实验在测试层合板面内剪切模量方面具有较高的精度,而在测试面内剪切强度方面往往偏低,具有非常差的精度。关键词:面内剪切实验;±45°拉伸实验;V形开口轨道剪切实验;剪切强度;剪切模量中图分类号:TB332文献标识码:A文章编号:100320999(2007)03-0006-04[2]1引言合板的剪切特性。±45°拉伸实验为测定面内剪近几十年来,先进复合材料在军事和民用结构中切模量提供
3、了一个可以接受的简单方法,但获得的的应用越来越广泛。因此,对用于结构设计的复合材剪切强度和剪应变一般精度都不高,这是由于试件料力学性能的精确实验评估显得非常重要。在所有处于复杂应力状态。另一缺点是试件被限制为均衡测定复合材料力学性能的单应力实验中,剪切实验是对称的[±45]ns层合板,而大多复合材料结构很难最困难的。理想的剪切实验方法应具有在试件中能完全满足该条件。基于该方法的实验标准和指南有产生均匀的纯剪力区、可重复操作、无需特殊的实验ASTMD3518、BSENISO14129和GB3355。[1]装置和可获得剪应力2剪应变全曲
4、线等特点。尽管(2)轨道剪切实验过去发展了许多种用于复合材料的剪切实验方法,目通过双轨或三轨夹具对试件的边缘施加剪切荷前还没有一种方法能完全满足上述要求。因此,在做载以测定其面内剪切性能,常用的是双轨剪切[2]剪切实验前需考虑按何种实验方法进行实验。法。该方法中试件工作区较大,剪切荷载需通过本文对最常用的4种复合材料层合板面内剪切较大的轨道面,试件间有摩擦力引入。主要缺点是实验方法,即±45°拉伸实验、轨道剪切实验、Iosipescu抗剪强度较高的试件中往往会发生滑移,从而引起剪切实验和V形开口轨道剪切实验进行了简单介绍。试件与轨道
5、螺栓发生压力接触,引发沿螺栓线而不±45°拉伸实验最简单易行,然而以往理论分析和实是在试件中心的过早断裂,导致无法获得最终的抗[2,3]验研究证明该方法精度不高;新型的V形开口轨剪强度;在试件中钻孔通常会引起层裂;自由边的存道剪切实验综合了轨道剪切实验和Iosipescu剪切实在引起试件内的应力分布偏离理想的剪应力状态,[4,5]验的优点,克服了部分缺点,被认为是较精确的剪切靠近加载端存在应力的奇异性。基于该方法的[4]实验方法。为比较上述两种面内剪切实验方法间实验标准和指南有ASTMD4255。的差别,本文采用5种E玻璃纤维织物/
6、乙烯基酯树(3)Iosipescu剪切实验脂手糊层合板进行实验研究,得到的实验数据对今后V形开口梁(Iosipescu)实验最初是由Iosipescu的面内剪切实验具有一定的指导意义。发明,用于测试金属剪切性能。该方法采用双边V2面内剪切实验方法形开口矩形试件,通过特殊加载装置对试件施加力(1)±45°拉伸实验偶来逼近纯剪切状态。由于试件中有V形开口,在通过对[±45]ns层合板施加单轴拉伸荷载近似试件工作区可得到较均匀的剪应力场,且试件破坏得出层合板的剪切特性。该方法由于试件制作方便时也基本发生在工作区中。Iosipescu剪切实
7、验一般和无需特殊的加载装置等原因,常用于粗略估计层可获得较满意的测试结果,也是目前最常用的剪切收稿日期:2006210209基金项目:交通部西部交通建设科技项目(200431882021)作者简介:王言磊(19782),男,博士研究生,主要从事复合材料在土木工程中应用等方面的研究。FRP/CM20071No13©1994-2009ChinaAcademicJournalElectronicPublishingHouse.Allrightsreserved.http://www.cnki.net2007年第3期玻璃钢/复合材料7[2]
8、实验方法。主要缺点是工作区较小,这对于一些曲实验、薄壁圆管的扭转剪切、10°偏轴拉伸、四点剪由粗纤维和大间距纤维构成的层合板不太适合;试切和平板剪切等。件是通过其厚度边施加荷载的,一些情况下很容易3试件参数及实验在剪切破坏前发生局压破
