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依據 ASTM D2344 的層間剪切強度(ILSS)

ASTM D2344, ISO 14130, EN 2377, EN 2563

纖維增加複材的層間剪切強度(ILSS) 描述了複材層壓平面之間的剪切強度,並使用短樑剪切測試測定。 測試的執行詳述於ASTM D2344、EN 2563 和 EN ISO 14130 標準。

測試目標與性能 試樣與尺寸 計算 ILSS 測試治具 相關試驗機 下載

ILSS 測試目標與依據 ASTM D2344 標準的執行方式

對於具有脆性基體(例如環氧樹脂)所製成的層壓板,其層間剪切強度通常是透過 短樑剪切測試(SBS)來測定的。這項測試利用了在彎曲測試中必然會產生剪應力的特性。如果支撐跨距相對於試樣厚度較小,則產生的剪切應力會遠大於由彎矩所產生的正應力。測試中產生的剪應力就相對彎曲力矩大得多。透過這種方式,可以在具有脆性基體的材料中產生剪切應力破壞,從而測量其剪切強度。

基體材料的剪切強度或是材料中纖維-基體的結合強度,可以根據斷裂類型不同表徵。

短樑剪切測試可依據不同標準進行,包括 ASTM D2344EN 2563EN ISO 14130。試樣的長度、寬度與支撐跨距會根據試樣厚度來定義其名義幾何尺寸,而這些尺寸比例在各個標準中有所不同。壓頭與支撐裝置的直徑規格在不同標準中也各不相同。

此測試方法相對簡單,所需工具也較為簡易,但必須具備良好的對中性,以及壓頭的精確置中功能。正因如此,該方法通常被用於品質控制,同時也適合於比較不同材料的特徵。

然而,上述方法僅適用於測定面內剪切性質,因壓縮應力通常集中在上壓頭附近並會影響測量結果。

用於測量層間剪切強度(ILSS)的試樣與尺寸

標準層壓板測試:

  • 在材料研發過程中,通常對厚度2mm的標準積層板進行測試。 根據採用的標準,試片跨距8或10 mm,公差範圍為±0.1 mm;EN 2563對彎曲度要求非常小的公差範圍,即±0.02 mm。
  • ZwickRoell測試工具能夠簡化試片對中以及跨距設置工作,同時能夠對支撑頭進行精確的平行度校正。

層壓板成品測試:

  • 由型材、板材或組件製成的積層板通常沒有標準厚度, 這種情況下,觀察評估跨距/厚度比就非常重要了。 每次測試中,必須用最簡便的方法,準確設定試片跨距,並且只進行一次對中。
  • ZwickRoell的ILSS測試治具為了滿足上述要求,專門配備了一個逆時鐘轉動導螺桿。支撐裝置可在保持中心點不變的情況下調整至所需的跨距。支座下的標尺可以準確測量試片跨距。

層間剪切強度的計算

為了計算層間剪切強度(ILSS),我們使用右列公式,其中:

  • Fm = 最大壓縮力(牛頓 N)
  • B = 測得的試樣寬度
  • d = 測得的試樣厚度

適用於測定複材層間剪切強度(ILSS)的測試治具

  • 應用: 依據 ASTM D2344EN 2563ISO 14130EN 2377 標準測定層間剪切強度(ILSS)

  • 功能描述: 該治具為三點彎曲測試套件。ILSS 測試是一種典型的品質控管方法,適合比較不同材料的性能。由於跨距小,口模與上壓頭的精確對中尤為重要。這可透過口模臂實現。口模臂可固定,以便安裝試片。此外,還可以在口模臂上連接一個溫度感測器,靠近試片,以便在溫度箱中進行測試。在 10 mm 時,壓頭/厚度比非常小。因此,試片中會產生較高的剪切力和相對較低的彎矩。該方法提供的只是表觀剪切特性,因為應力峰值發生的位置接近上壓頭。

ZwickRoell ILSS 測試夾具的優點:

  • 上壓頭相對於口模精確對中
  • 上壓頭可輕鬆調整
  • 靠近試片的溫度感測器夾持選配
  • 最大測試力可達20 kN
  • 上壓頭和口模更換快速
  • 利用選配的導螺桿調節裝置,可快速、精確地調整上壓頭,以適應不斷變化的積層板厚度
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適用於 ILSS 測試的相關試驗機

有關剪切強度/層間剪切強度的常見問題

測定纖維增強複合材料的層間剪切強度,主要被用於受剪切應力部件的品質監控。層間剪切強度(ILSS)描述的是複合材料層與層之間的剪切強度。

為了計算層間剪切強度(ILSS),我們使用以下公式,其中:

Fm = 最大壓縮力(單位:牛頓)
B = 試樣的實際寬度
d = 試樣的實際厚度

下載

名稱 類型 尺寸 下載
  • 產品資訊: 用於測定層間剪切強度的治具 PDF 547 KB
  • 產業型錄: 複合材料 PDF 7 MB

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