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複合材料夾層結構剪切性能測試標準對比

更新時間:2024-12-16點擊次數:661




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夾芯板是一種由兩(liang) 層金屬(或其他材料)麵板和中間填充的高分子隔熱材料組成的複合板材,隨著現代航空航天、汽車和建築等領域對材料性能要求的不斷提高,夾芯板因其輕質、高強度、高剛度和耐腐蝕性等優(you) 異特性而得到廣泛應用。


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各類複合材料



在複合材料結構中,夾芯板作為(wei) 一種典型的承載結構,其剪切性能直接影響到整體(ti) 結構的力學行為(wei) 。不同國家和地區針對夾芯板的剪切性能測試製定了相應的標準,其中 GB/T 1455ASTM C273 是兩(liang) 種常用的測試方法。對比兩(liang) 種測試方法的硬件需求、測試流程及其在夾芯板剪切性能測試中的應用對客戶非常有意義(yi) 。


PART.01

01
樣品準備與(yu) 尺寸要求
SPECIMEN PREPERATION AND SIZE REQUIREMENTS


GB/T 1455
根據 GB/T 1455 的規定,夾芯板樣品準備較為(wei) 靈活,樣品的尺寸通常要求為(wei) 寬度 60mm,試樣長度大於(yu) 或等於(yu) 芯子厚度的 12 倍,但可根據實驗條件和夾芯板的實際厚度和長度進行調整,標準要求夾芯板的麵板材料和核心材料都應符合規定的性能要求。

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試樣形狀示意圖


ASTM C273

通常樣品的尺寸寬度不小於(yu) 50mm,且必須保證樣品的對稱性與(yu) 均勻性。此外,ASTM 標準對麵板與(yu) 核心材料的密度差異也有明確的要求,以確保測試結果的準確性。



PART.02

02
測試裝置與(yu) 施加方式
TESTING DEVICE AND APPLICATION METHOD


GB/T 1455

提供兩(liang) 種夾具:一種用於(yu) 拉伸剪切測試,另一種用於(yu) 壓縮剪切測試。兩(liang) 種夾具都配有常規 15mm 厚金屬板。任何一種夾具都可以測試包括蜂窩芯結構和連續芯結構(如泡沫或輕木)在內(nei) 的各種不同的夾層芯材料,並且在金屬板兩(liang) 側(ce) 均需安裝變形計和附件。


在測定平麵剪切模量時,需要施加初載(破壞載荷的 5%)直至(破壞載荷的 20%)觀察兩(liang) 側(ce) 變形計讀數基本一致後,卸至初載,按照推薦的 0.5mm/min-1mm/min 加載至破壞。


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拉剪試驗裝置示意圖


ASTM C273

同樣要求使用兩(liang) 種模式的夾具進行拉伸剪切和壓縮剪切測試,但隻需要在金屬板一側(ce) 安裝變形計,測試僅(jin) 需按照推薦的 0.5mm/min 加載至試樣破壞。


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PART.03

03
數據處理
DATA PROCESSING


GB/T 1455

主要通過記錄樣品破壞時的載荷值來計算剪切強度。標準規定了載荷與(yu) 樣品破壞麵之間的關(guan) 係,平麵剪切強度的計算公式也較為(wei) 直接,測試人員需記錄破壞的模式。


ASTM C273

該標準的計算方法更為(wei) 細致,需綜合考慮剪切載荷與(yu) 試樣形變的關(guan) 係。在芯子剪切模量的計算中,計算模量的兩(liang) 點必須記錄下來,這樣更有利於(yu) 數據對比和分析。此外,ASTM C273 標準對樣品的破壞模式有詳細的描述和要求,測試人員需記錄破壞的類型與(yu) GB/T 1455 一致,以便分析剪切失效機製。



PART.04

04
剪切性能測試的結果對比
COMPARISON OF TESTING RESULTS


結果一致性與(yu) 可比性

由於(yu) GB/T 1455 和 ASTM C273 在測試條件、樣品尺寸、載荷施加方式等方麵的差異,導致兩(liang) 者在測試過程中可能得到不同的剪切強度結果。


GB/T 1455 標準由於(yu) 對樣品尺寸和測試裝置的要求較為(wei) 寬鬆,因此可能在實際應用中適用於(yu) 更大範圍的夾芯板材料和結構。


而 ASTM C273 標準則更為(wei) 嚴(yan) 格,通常得到的測試結果更為(wei) 精確,但對材料的適用範圍可能有所局限。



剪切失效模式分析

在實際測試中,夾芯板的剪切破壞模式可能因標準的不同而有所差異。


GB/T 1455 標準通常觀察到的剪切失效模式為(wei) 麵板剝離或核心材料壓潰;而在 ASTM C273 標準下,由於(yu) 測試過程中對夾芯板核心和麵板的夾緊要求較高,因此可能更多地觀察到麵板剝離與(yu) 核心壓潰共同作用的失效模式。這些差異可能與(yu) 標準中對剪切力施加方式和加載速率的不同要求有關(guan) 。











結論








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GB/T 1455 與(yu) ASTM C273 標準均為(wei) 評估夾芯板剪切性能的有效方法,但由於(yu) 其測試條件和實驗流程的差異,導致了在應用中的一定差別。


GB/T 1455 的要求更為(wei) 寬鬆,適用於(yu) 大範圍的夾芯板材料,但可能在精度和結果可比性方麵略遜一些;而 ASTM C273 則在測試精度和數據處理方麵較為(wei) 嚴(yan) 格,適用於(yu) 對測試結果要求更高的場合。


選擇哪種標準應依據實際應用需求測試精度要求來決(jue) 定。在實際應用中,工程師可以根據項目要求選擇適當的標準,以確保結構的安全性與(yu) 可靠性。




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