Page 86 - 理化检验-物理分册2023年第九期

潘 星: 聚合物基复合材料的力学性能测试方法

复合材料拉伸性能标准试验方法》、 ASTM D638-22 缩性能的常用标准为 ASTM D6742 / D6742M-02 。

《 塑料拉伸性能标准测试方法》、 ISO527-4 : 2021
《 塑料拉伸性能的测定 第 4 部分: 各向同性和正交

异性纤维增强塑料复合材料的试验条件》、 ISO527-
5 : 2021 《 塑料拉伸性能的测定 第5部分: 单向纤维

增强塑料复合材料的试验条件》 等。 ASTM D3039 /
D3039M-17一般用于高模量、 高强度纤维增强聚合

物基复合材料的拉伸性能的测定, 而 ASTM D638-
22适用于低模量、 低强度纤维增强聚合物基复合材

料拉伸性能的测定。 ISO527-4 : 2021 和ISO527-
5 : 2021在技术上基本等同于 ASTM D638-22 。此

图1 复合材料压缩性能测试3种加载方式示意
外, 为了考察开孔以及螺钉装配后复合材料的拉伸
聚合物基复合材料的各种压缩性能测试都是通

性能, 另有开孔拉伸标准 ASTM D5766 / D5766-02a
过特定工装夹具实现的, 因此夹具对复合材料的压
《 聚合物基复合材料层压板开孔拉伸强度标准试验
缩性能测试至关重要。然而, 各标准只是对夹具基

方法》 和填孔拉伸标准 ASTM D6742 / D6742M-02
本形状和尺寸进行了规定, 具体夹具设计因生产厂
《 聚合物基复合材料层压板充填孔拉伸和压缩标准
家不同而有所区别。因此, 需要选择质量合格的夹
试验方法》, 除了制样过程外, 这两种方法具体测试
具, 使其对试样进行均匀加载, 以保证压缩性能测试

过程等同于 ASTM D3039 / D3039M-17 。
不同于金属材料, 复合材料是各向异性材料, 其 结果的准确性。
1.3 弯曲性能测试
纤维铺层的方式和方向、 裁样及制样的方式都对其
聚合物基复合材料的弯曲性能测试反映了材料
拉伸性能影响很大。除此之外, 拉力机及其同轴度、
在承受弯曲载荷下破坏或达规定挠度的过程, 弯曲
夹具、 应变测量方式、 试样形状及尺寸、 状态调节与
性能测试可得到弯曲强度、 弯曲模量、 规定挠度下的
试验环境、 试验速率等都会对复合材料的拉伸测试
结果的准确性有较大的影响。在聚合物基复合材料 弯曲应力等参数。常用的试验方法为3点弯曲和4
点弯曲试验。 3 点弯曲因压头处施加的应力最大,
拉伸性能测试过程中, 需严格控制上述变量。
1.2 压缩性能测试 破坏一般发生在试样的中部, 而4点弯曲因试样受
压缩性能反映了复合材料承受压力和抵抗冲击 力均匀, 破坏一般发生在试样的缺陷处。 3 点弯曲

的能力, 压缩性能测试可以得到材料的压缩强度、 弹 试验的常用标准有 ASTM D790-17 《 增强型和非增

性模量、 屈服强度等参数。常见的聚合物基复合材 强型塑料和电绝缘材料曲挠性标准测试方法》、 ISO

料压缩性能测试有3种不同的加载方式, 分别为端 178 : 2019 《 塑料 弯曲性能的测定》 以及ISO14125 :

面加载、 剪切加载以及混合加载( 见图 1 )。端面加 2011 《 纤维增强塑料复合材料的弯曲性能》 等。 4

载常用的标准为 ASTM D695 — 2015 《 硬质塑料压 点弯曲试验的常用标准有 ASTM D7264-15 《 树脂

缩性能的标准试验方法》。剪切加载常用的标准为 基复 合 材 料 弯 曲 性 能 测 试 标 准 方 法》、 ASTM

ASTM D3410 / D3410M-03 《 剪切荷载法测定带无 D6272-10 《 四点弯曲法测定非增强和增强塑料和电
支撑标准截面的聚合母体复合材料抗压特性的标准 绝缘材料的挠性特性的标准试验方法》 等。不同弯

试验方法》 和ISO14126 : 1999 《 纤维增强塑料复合 曲性能测试标准对试样尺寸、 压头以及支座半径、 跨

材料 平面方向压缩性的测定》。混合加载常用的标 度与厚度比等参数的要求不同, 因而测试结果不具

准为 ASTM D6641 / D6641-16 《 使用组合加载压缩 有可比性。
( CLC ) 试验夹具测定聚合物基复合材料压缩性能的 1.4 剪切性能测试

标准试验方法》 以及ISO14126 : 1999 。除此之外, 常用聚合物基复合材料剪切性能的测试方法主

考察复合材料开孔压缩性能的常用标准为 ASTM 要有层间剪切测试、 面内剪切测试、 搭接剪切测试、

D6484 / D6484M-14 《 聚合物基复合材料层压板开孔 V 型缺口梁剪切试验以及 V 型缺口轨道剪切试
抗压强度的标准试验方法》, 考察螺钉装配后填孔压 验等。
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