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复合材料断裂韧性测试:DCB试样和电子拉力测试机应用详解!

 更新时间:2023-09-23 点击量:432

复合材料在现代工程领域中广泛应用,其性能和轻量化特性使其成为替代传统材料的理想选择。然而,复合材料的性能特征之一是其复杂的断裂行为,这为工程师和研究人员提出了挑战。在复合材料设计和制造中,了解和评估其断裂韧性至关重要,因为这直接影响了结构的可靠性和安全性。

ASTM D5528是一项广泛应用的测试规范,用于测定连续纤维增强复合材料的开口模式I层间断裂韧性。测试使用了一种特殊的样品,即DCB样品。这些样品由两个悬臂梁构成,中间夹有一层非粘性薄膜,其作用是引发裂纹并控制裂纹扩展。通过在样品上施加加载并记录裂纹扩展的力学响应,可以测定材料的断裂韧性。

在本文中,科准测控小编将详细介绍标准下复合材料断裂韧性测试的原理和内容,包括样品制备、实验装置、数据分析和结果解释。我们还将讨论该测试方法的应用领域,例如航空航天、汽车工业和体育器材制造等。

 

一、测试原理

复合材料断裂韧性测试旨在评估复合材料在受到应力并发生开裂时的抗裂纹扩展能力。测试的原理基于梁理论和弹性力学原理,通常使用双悬臂梁(DCB)试样来模拟断裂行为。

二、测试标准

参考标准ASTM D5528进行试验

三、测试仪器

1、电子拉力测试机

image.png 

2、楔形夹具

image.png 

四、测试流程

步骤一:样品准备

制备双悬臂梁(DCB)样品,中间有一层非粘性插入物。

标准样品长度至少为125毫米,标准宽度为2025毫米,标准层压板厚度为35毫米。

测量初始分层长度,通常约为50毫米。

步骤二:标记样品

在样品的两个边缘前标记插入物的位置。

每隔1毫米在前5毫米内用细垂直线标记,然后每隔5毫米标记剩余的20毫米。

步骤三:粘合负载块或钢琴铰链

使用室温固化粘合剂将负载块或钢琴铰链粘合到每个样本末端的顶部和底部,以确保它们能够承受测试的最大负载。

步骤四:安装光学显微镜或放大装置(如果需要)

将其安装在试样的一侧,以观察试验过程中分层前沿的运动。

步骤五:施加打开载荷

15毫米/分钟的恒定速率施加打开载荷,直到分层裂纹扩展增量为35毫米。

连续记录载荷和位移值。

步骤六:记录分层长度

从标记处开始记录样品一侧的分层长度,并在观察到分层开始时在载荷-位移曲线上记录数据点。

步骤七:卸载样本

25毫米/分钟的速率卸载样本。

在两侧边缘标记预裂纹位置。

步骤八:重新加载样本

15毫米/分钟的相同初始恒定速度重新加载样本。

在初始分层和前5毫米内尽可能多的分层长度增量(最好每1毫米)连续记录载荷和位移数据。

步骤九:再次卸载样本

25毫米/分钟的速率卸载样本。

在试样的两侧边缘标记分层裂纹位置。

步骤十:计算

分层长度:从装载线到刀片末端的距离加上根据标记确定的增量增长之和。

层间断裂韧性:根据所选的方法,使用MBTCCMCC等方法计算层间断裂韧性。

 

以上就是小编介绍的复合材料断裂韧性测试的内容了,希望可以给大家带来帮助!如果您还想了解更多关于复台材料断裂韧性测试标准、测试方法、测试实验报告,复合材料断裂力学,复合材料断裂伸长率,材料断裂韧性实验和电子拉力测试机使用方法等问题,欢迎您关注我们,也可以给我们私信和留言,科准测控技术团队为您免费解答!