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ISO 14126方法1、ASTM D3410或DIN EN 2850 A型标准:剪切载荷压缩试验(剪切载荷压缩)

对于此方法,压缩力通过剪切力传输到试样上,试样固定在试验工装中,通常包含加强片。如果试样的无支撑中心区域有足够的夹具间距,则可以实现均匀的应力分布。

所提供的一个优势就是在试验期间对试样进行轴向导向,以及消除通过端面施加的力。这样便无需高精度地制备试样端面。

试验方法

剪切载荷压缩方法在20世纪80年代被标准化为ASTM D3410,方法中采用塞拉尼斯试验工装以及锥形夹具。

然而,这个原始的塞拉尼斯装置也有缺陷:试样厚度的差异会引起锥形夹具发生不希望出现的线接触夹持。DIN 65375和DIN EN 2850(A型)标准改进了塞拉尼斯试验工装,用平面楔形夹具解决了该问题。

美国IITRI开发出了类似的采用导向柱的设备,现在在ASTM D3410标准中已经取代了老式的塞拉尼斯压缩工装。试验时,压缩试样夹持在经过改进的塞拉尼斯试验工装的导向平面楔形夹具中。

首先,将压缩试样插入楔形夹面中,这种情况通常适合使用单独的工具。然后,将装入试样的楔形夹面插入导向压缩试验工装中。

在压缩试验过程中,通过轴向试验力引起楔形块动作从而生成夹持压力。然而,这会导致楔形块移动,从而使试样上施加的载荷不均匀。

为了通过量化叠加弯曲变形(弯曲百分比)来确定压缩试验的有效性,需要在两侧中央采用单独测量的应变片执行应变测量。然后计算出应变片信号的平均值,以确定压缩应变。

专利HCCF液压压缩工装最初由IMA Dresden研发并通过ZwickRoell提供,可使用该工装根据常见的剪切载荷压缩试验方法执行复合材料压缩试验。

HCCF夹具方便取放试样,操作简单,有固定的夹面,对中性精确,即使在试验期间也能保持对中性能且不发生滑移。

剪切载荷压缩方法非常适合纤维方向强度较低的单向复合材料,以及织物和多向复合材料层压板的压缩试验。

对于高强度碳纤维增强复合材料和单向层压板在纤维方向(UD0°)上的压缩试验,单独施加剪切力通常并不够。它要么导致失效模式无效(端部被压扁、加强片失效),要么由于自由试样区域的应力分布不均匀而导致抗压强度降低。这种情况下,最好应用组合载荷压缩方法。

压缩试验工装(剪切加载),IITRI版本

  • 应用:压缩试验工装用于按照ASTM D3410标准测试纤维复合材料。
  • 功能说明:压缩试验工装基于楔形夹持原理。该工装由以下部件组成:上托架、试样夹具主体、3组楔形夹面、带定位槽的调整规。

    对中辅助装置可以使试样与楔形夹面精确对中。夹紧的试样和楔形夹面插入到试样夹具下部。试样夹具上部插入上托架中。该工装的各部分一起移动并互相咬合。对中螺栓可确保夹具上部和下部对中。

  • 优势:
    • 对中辅助装置可使试样对中
    • 适用于最大为220 kN的压缩力
    • 温度范围广,从-70至300 °C
    • 待测试样表面无需机械加工

液压复合材料压缩工装(HCCF)

  • 应用:
    • 按照ISO 14126、prEN2850、空客AITM 1-0008、ASTM D3410、ASTM D6641、JIS K 7076、RAE TR 88012 CRAG方法400和401、QVA-Z10-46-38、ASTM C1358、空客文档X88SP1105735进行试验:“使用ZwickRoell的HCCF工装按照AITM 1.0008 A1和A2标准进行平压试验” 
    • “平压试验”、“开孔压缩试验”和“填孔压缩试验”通过以下两种方式施加力:一种是夹持(施加的是剪切载荷),另一种是采用端支撑块并同时夹持(施加的是组合载荷)
  • 功能说明:针对复合材料的液压压缩工装(HCCF = 液压复合材料压缩工装)用于测定长纤维增强复合材料的压缩性能。应变根据标准在两端使用应变片来测量(栅长大于3 mm)。

    压缩工装在顶部有连接孔,底部安装在压板上。如果测试试样时,突耳间距和夹具间距至少比原始标距多2 mm,就可以根据客户的特定要求,在两端使用夹持式引伸计(配合夹持工装)进行测量。

  • 优势: 

    • 可在-60°C 至+150°C的扩展温度范围内进行试验
    • 开放式设计形式(C形)不但便于更换试样,还简化了伸长量测量系统的使用。
    • 这种设计确保了试样对中极其精确。
    • 液压平推夹具原理确保施加力时既不会产生粘滑运动,也不会产生弯曲,且具有非常大的恒定变形率。
    • 精密导柱可以使试样夹具彼此精确对中。
    • 低摩擦的滚珠导柱可防止测试结果失真。
    • 可移动夹面的磁性支座便于更换试样和清洁夹面

使用ZwickRoell试验机进行试验

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  • 产品信息: 压缩试验工装(剪切加载),IITRI 版本 PDF 289 KB
  • 行业手册: 复合材料 PDF 7 MB
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