复合材料剪切测试

北检院检测中心  |  完成测试:  |  2025-04-21  

复合材料剪切测试是评估其力学性能的关键环节,重点针对层间与面内剪切强度、破坏模式及界面结合质量进行量化分析。检测需依据ASTMD5379、ISO14129等标准规范执行,涵盖试样制备、加载速率控制及数据采集精度等核心要素。本文系统阐述测试项目分类、适用材料类型、主流方法原理及仪器选型要求。

注意:因业务调整,暂不接受个人委托测试望见谅。

检测项目

复合材料剪切性能评估包含三大核心指标:层间剪切强度(ILSS)、面内剪切强度(IPSS)及剪切模量测定。层间剪切强度反映纤维增强相与基体树脂的界面结合质量,直接影响复合材料抗分层能力;面内剪切强度表征材料在平面方向承受剪切载荷的极限值;剪切模量则用于计算材料在弹性变形阶段的刚度特性。

进阶测试项目包括:湿热环境下的强度保留率测试(温度范围-60℃~200℃,湿度95%RH)、循环载荷下的疲劳性能测试(频率1-10Hz)、以及微观失效分析(含断口形貌SEM观测与EDS成分映射)。特殊应用场景需增加应变率敏感性测试(0.001-100s⁻¹)和蠕变行为研究。

检测范围

本测试适用于碳纤维/环氧树脂(CFRP)、玻璃纤维/聚酯(GFRP)、芳纶纤维/热塑性基体等典型复合材料体系。涵盖预浸料模压件、真空灌注成型件、3D编织结构件等多种成型工艺制品。具体应用领域包括:

航空航天:机翼蒙皮、整流罩等承力结构

轨道交通:车体侧墙板、转向架部件

新能源:风力涡轮机叶片主梁帽、储氢罐衬里

医疗器械:骨科植入物支撑框架

试样尺寸需满足ASTM标准规定的宽厚比要求(通常宽度≥20mm,厚度2-5mm),且边缘需经精密加工消除应力集中效应。

检测方法

主流测试方法按加载模式分为三类:

双缺口压缩法(ASTM D3846):在试样两侧加工V型缺口形成标准剪切面,通过压缩载荷产生纯剪切应力场。需严格控制缺口深度公差±0.02mm。

短梁剪切法(ASTM D2344):三点弯曲加载下通过跨厚比控制实现层间剪切破坏,适用于快速质量筛查。

:采用薄壁圆管试样施加扭矩载荷,可获取面内剪切应力-应变全曲线。

高温测试需配备辐射加热炉或环境箱,温度均匀性偏差≤±2℃。数字图像相关技术(DIC)用于全场应变测量时,散斑制备需保证3-5像素/特征点的空间分辨率。

检测仪器

设备类型技术参数功能特性
电子万能试验机 载荷容量50kN

位移分辨率0.1μm

动态采样率≥1kHz

配备液压平推夹具

集成温湿度环境箱接口

激光位移传感器 量程±5mm

线性度0.05%F.S.

非接触式变形测量

振动干扰设计

红外热像仪 热灵敏度50mK

帧频120Hz

实时监测剪切热效应

温度场同步分析

辅助设备包含:精密金相切割机(砂轮线速度30m/s)、真空镶嵌机(压力范围0-0.8MPa)、扫描电镜(分辨率3nm)。数据采集系统应具备多通道同步功能(应变片、LVDT、热电偶信号同步采集),软件算法需包含Butterworth滤波与实时FFT分析模块。

检测流程

线上咨询或者拨打咨询电话;

获取样品信息和检测项目;

支付检测费用并签署委托书;

开展实验,获取相关数据资料;

出具检测报告。

北检(北京)检测技术研究院
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