[發明專利]一種復合材料層間剪切性能測試方法

有效

• 申請號: 201210146256.4
• 申請日: 2012-05-11
• 公開（公告）號: CN102680330A
• 公開（公告）日: 2012-09-19
• 發明（設計）人: 劉紅霞;熊偉;王斌團;張兆斌
• 申請（專利權）人: 中國航空工業集團公司西安飛機設計研究所
• 主分類號: G01N3/24
• 分類號: G01N3/24;G01N1/28
• 代理公司: 中國航空專利中心 11008
• 代理人: 李建英

技術領域：

本發明屬于復合材料技術領域，涉及一種復合材料層間剪切性能測試方法。?

背景技術

復合材料在面內具有高比強度和比模量，已廣泛應用于飛機結構設計制造。但復合材料的層間性能較低，是容易出現損傷的部位。因此必須測定其層間強度性能，用于進行必要的結構細節強度評估。?

目前測量復合材料層間性能的方法有短梁剪切測試方法和雙缺口試件壓縮測試方法。?

短梁剪切測試方法較簡單，但短梁剪切測試數據是各層的平均性能，不能得到指定層間的性能；對于厚度較大的復合材料，該方法容易出現層間和層內混合破壞模式，難以得到準確的層間性能。?

雙缺口試件壓縮測試方法的試件加工精度要求極高，由于雙缺口前緣在實際中不可能同時在同一層間平面，所以測試數據是多個層間的最弱層間性能，而且容易出現層間剪切和拉壓混合破壞模式，難以準確得到被指定層間的層間剪切性能。?

發明內容

本發明的目的是提出一種能準確測試指定層間性能的復合材料層間剪切性能測試方法。本發明的技術解決方案包括如下兩個步驟：?

（1）制備試件?

試件為一中間帶凸臺的塊狀體，先進行連續鋪層，鋪設凸臺底座；當鋪設到指定被測界面時，凸臺部分繼續按復合材料層壓板實際鋪層設計進行鋪層鋪設，凸臺兩旁凸肩處先鋪設一層脫模用薄膜，然后在脫模用薄膜上連續鋪設90度鋪層，90度鋪層與凸臺部分鋪層平行拼接，直至試件鋪層鋪設完畢；將鋪設完成的塊狀體成型，成型后，將凸臺兩側脫模薄膜以及以上90度連續鋪層部分沿薄膜和拼接界面剝離，形成凸臺型試件。?

（2）制備測試裝置?

試驗裝置包含兩個L形壓塊，兩個L形壓塊的長邊內側平面為接觸面，兩個L形壓塊反對稱布置，兩個L形壓塊的接觸面相互接觸，其中一個L形壓塊在接觸面上有一個凹槽，試件的凸臺卡在凹槽內，凸臺型試件凸臺兩側的凸肩與L形壓塊接觸面接觸，不帶凹槽的L形壓塊的L長邊的端面與凸臺型試件的凸肩的端面接觸，外載荷加在兩個L形壓塊的短邊外側平面，載荷軸線在試件的被測平面內。?

所述的試件的平面投影形狀為矩形，凸臺的平面投影形狀也為矩形，兩個矩形的四邊相互平行，凸臺位于底座的中間部位。?

本發明具有的優點和有益效果?

本發明是一種新型的復合材料層間剪切性能測試方法，目前尚無類似測試方法；?

本發明在制備試件步驟中利用常用的復合材料層壓板鋪層拼接鋪設技術，操作方便且精度高，在復合材料層壓板制造完成時即完成試件的制造，減少了試件精加工環節，成本可降低70%以上；?

本發明所設計的復合材料層間剪切性能測試方法，通過試驗件中部凸臺和測試裝置中的凹槽配合使用，能保證試件在被指定的測試層間發生破壞；?

本發明通過兩個L形長邊內側接觸面來確定施加載荷的位置，可以確保對試驗件的指定被測層間施加純剪切載荷，避免現有測試方法中由于施加的載荷與被測試層不在同一平面時產生的附加力矩，精確地測試復合材料層間剪切性能；?

本發明適合各種厚度的復合材料層壓結構。?

附圖說明

圖1是本發明試件制造鋪層鋪設示意圖；?

圖2是本發明測試裝置L形壓塊結構示意圖；?

圖3是本發明測試裝置另一個L形壓塊結構示意圖；?

圖4是本發明試件與測試裝置裝配示意圖。?

具體實施方式

下面結構附圖對本發明作詳細說明。測試方法包括如下兩個步驟：?

（1）制備試件?

試件1為一中間帶凸臺2的塊狀體，先進行連續鋪層，鋪設凸臺底座3，當鋪設到指定被測界面4時，凸臺2按復合材料層壓板實際鋪層設計進行鋪層鋪設，而凸臺2兩旁凸肩5處，先鋪設一層脫模用薄膜6，然后在脫模用薄膜6上連續鋪設90度鋪層7，90度鋪層7與凸臺2部分鋪層平行拼接，直至鋪層鋪設完畢；將鋪設完成的塊狀體成型，成型后，將凸臺2兩側脫模用薄膜6以及以上90度連續鋪層部分沿脫模用薄膜6和拼接界面8剝離，形成凸臺型試件1；?

（2）制備測試裝置?

試驗裝置包含兩個L形壓塊（壓塊9及壓塊10），兩個L形壓塊的長邊內側平面為接觸面，兩個L形壓塊反對稱布置，兩個L形壓塊的接觸面相互接觸，其中一個L形壓塊9在接觸面上有一個凹槽11，試件1的凸臺卡在凹槽11內，凸臺型試件凸臺2兩側的凸肩5與L形壓塊9接觸面接觸，不帶凹槽的L形壓塊10的L長邊?的端面12與凸臺型試件1的凸肩5的端面13接觸，外載荷14加載在L形壓塊9的短邊外側平面14和L形壓塊10的短邊外側平面15，載荷軸線在試件的被測平面4內。兩個壓塊在壓縮載荷作用下相對運動，使凸臺2與底座3間指定被測試界面4剪切破壞，最大載荷14即為該界面承載能力。?