[發明專利]一種纖維?金屬超混雜復合層板層間剪切性能測試方法

在審

• 申請號: 201710683135.6
• 申請日: 2017-08-11
• 公開（公告）號: CN107543761A
• 公開（公告）日: 2018-01-05
• 發明（設計）人: 陶杰;李華冠;劉成;林炎炎;徐翌偉;田精明
• 申請（專利權）人: 南京航空航天大學
• 主分類號: G01N3/24
• 分類號: G01N3/24;G01N3/04
• 代理公司: 北京恒創益佳知識產權代理事務所(普通合伙)11556
• 代理人: 宋華

技術領域

本發明屬于先進復合材料的性能測試方法領域，尤其涉及一種纖維-金屬超混雜復合層板的層間剪切性能測試方法。

背景技術

纖維金屬層板(Fibre Metal Laminates，FMLs)是一種由金屬薄板和纖維增強樹脂基復合材料交替鋪層后，在一定的溫度和壓力下固化而成的層間混雜復合材料，也稱為超混雜層板(Super Hybrid Laminates)。FMLs綜合了傳統纖維復合材料和金屬材料的特點，具有高的比強度和比剛度，優良的疲勞性能以及高的損傷容限，這些優勢使得FMLs在航空航天、汽車、橋梁及核電等工業中獲得了廣泛的應用。

纖維金屬層板同時綜合了金屬材料、纖維增強樹脂基復合材料的性能特性。其失效方式復雜，包括纖維—基體脫膠、劈裂、纖維斷裂、金屬斷裂、基體裂紋、纖維-金屬分層等；在對該材料進行綜合性能評價時，經常需要借用金屬材料、復合材料及膠黏劑材料等的試驗標準，且在強度計算、指標制定、失效判據等方面存在較大爭議；如何完善該材料的綜合性能評價方法，建立其科學的評價體系并實現標準化，是目前亟待解決的問題。

纖維金屬層板為異質多元層狀復合材料，由于結構鋪層的可設計性，不同結構的厚度相差較大，同時由于不同金屬材料與樹脂基復合材料的剛度差異性，對層間剪切性能測試結果會產生較大的影響。層間剪切強度能從側面反應纖維金屬層板中各界面之間的結合強弱，表觀該種材料的抗剪能力，是該種材料重要的性能參數之一。有必要研究并建立科學的測定纖維金屬層板層間剪切強度的試驗方法，該標準的建立具有重要的工程價值和科學意義。

發明內容

針對現有技術存在的問題，本發明旨在提供一種纖維-金屬超混雜復合層板層間性能測試方法。

為了實現上述目的，本發明所采用的技術方案如下：

一種纖維-金屬超混雜復合層板層間剪切性能測試方法，采用短梁法，短梁法實驗裝置包括兩個支座一個加載壓頭，試樣在夾具上對中放置，加載壓頭位于跨距中心位置，不同結構層板選擇不同的跨厚比L/h，L為跨距，即兩個支座之間的距離，h為試樣厚度；同時不同結構層板的試樣選擇不同的加工尺寸。

所述的測試方法，具體步驟如下：

1)、短梁法的實驗裝置裝載在力學試驗機上，并固定牢固；

2)、設置試驗機參數，壓向力，設置好試驗機的入口力、加載速率；

3)、調好短梁法的實驗裝置的跨厚比；

4)、試樣在實驗裝置上對中放置，加載壓頭位于跨距中心位置；

5)、用失效載荷值計算層板表觀層間剪切強度；

計算短梁法層間剪切強度：

式中：τ_M—層間剪切強度，單位為兆帕(MPa)；F—最大載荷或破壞載荷，單位為牛頓(N)；b—試樣寬度，單位為毫米(mm)；h—試樣厚度，單位為毫米(mm)。

所述的測試方法，所述層狀結構特征為3/2結構、4/3結構、5/4結構。

所述的測試方法，標準3/2結構纖維金屬層板，跨厚比取8；其它結構纖維金屬層板，跨厚比取6-8，以試樣發生有效層間剪切失效為選取跨厚比原則。

所述的測試方法，3/2結構層板試樣尺寸為20mm×10mm(長×寬)；其它結構層板試樣的長度與厚度之比取10、試樣的寬度與厚度之比取4。

一種纖維-金屬超混雜復合層板層間剪切性能測試方法，采用雙梁法，雙梁法包括三個支座兩個加載壓頭，三個支座兩兩之間跨距L相等，試樣在夾具上對中放置，兩個加載壓頭之間跨距為L，加載壓頭位于三個支座兩兩的中間位置，不同結構層板對應不同的跨厚比L/h；同時不同結構層板的試樣加工尺寸不同。

所述的測試方法，具體步驟如下：

1)、雙梁法的實驗裝置裝載在力學試驗機上，并固定牢固；

2)、設置試驗機參數，壓向力，設置好試驗機的入口力、加載速率；

3)、調好雙梁法的實驗裝置的跨厚比；

4)、試樣在實驗裝置上對中放置，加載壓頭位于跨距中心位置；

5)、用失效載荷值計算層板表觀層間剪切強度；

計算雙梁法層間剪切強度：

式中：τ_M—層間剪切強度，單位為兆帕(MPa)；F—最大載荷或破壞載荷，單位為牛頓(N)；b—試樣寬度，單位為毫米(mm)；h—試樣厚度，單位為毫米(mm)。

所述的測試方法，跨厚比取5-8，試樣發生有效層間剪切失效為選取跨厚比原則。