复合材料层间剥离强度试验

北检院检测中心  |  完成测试:  |  2025-12-11  

复合材料层间剥离强度试验是评估复合材料结构完整性的关键测试项目,主要测定层合板或夹层结构在承受垂直于层间方向的载荷时抵抗分层的能力。该试验通过标准化的测试方法获取定量的剥离强度数据,为材料设计、工艺优化及质量监控提供科学依据,确保复合材料制品在航空航天、交通运输等领域的应用安全性与可靠性。

注意:因业务调整,暂不接受个人委托测试望见谅。

检测项目

短梁剪切强度测试:该测试项目通过三点弯曲方式对短梁试样施加载荷,主要用于评估复合材料层间剪切强度。试样尺寸较短,确保破坏模式主要为层间剪切破坏而非弯曲破坏。

双悬臂梁测试:该测试项目用于测定复合材料I型层间断裂韧性。试样一端预制裂纹,通过施加拉伸载荷使裂纹沿层间扩展,记录载荷-位移曲线以计算临界应变能释放率。

端部开口弯曲测试:该测试项目用于测定复合材料II型层间断裂韧性。试样中部预制裂纹,通过三点弯曲加载使裂纹面产生滑移,评估材料抵抗剪切分层的能力。

混合模式弯曲测试:该测试项目结合I型和II型加载条件,用于测定复合材料在混合模式下的层间断裂韧性。通过调整加载臂长度比例实现不同混合比,模拟实际工况中的复杂应力状态。

爬升鼓泡测试:该测试项目通过在层合板背面施加均匀压力使其与基底剥离,用于评估薄膜或涂层与复合材料基体间的粘接强度。测量鼓泡高度与压力关系计算界面韧性。

浮辊剥离测试:该测试项目主要用于评估胶接接头或柔性复合材料层间的剥离强度。试样一端固定,另一端缠绕在转动的辊子上施加剥离力,适用于薄型材料的测试。

T型剥离测试:该测试项目用于测定两个柔性材料片材胶接后的层间剥离强度。试样呈T字形,两端分别夹持在试验机上施加拉伸载荷,使胶接处发生剥离。

滚筒剥离测试:该测试项目用于评估蜂窝夹层结构的面板与芯材之间的粘接强度。通过将面板从芯材上机械剥离,测量所需的平均剥离力来评定粘接质量。

压缩后层间剪切强度测试:该测试项目首先对含冲击损伤的复合材料试样进行压缩加载至一定位移,然后进行短梁剪切测试,用于评估损伤容限和剩余层间强度。

楔形物冲击后剥离测试:该测试项目通过将楔形物打入复合材料层合板预制裂纹中,测量裂纹扩展长度或所需的力,用于快速评估层间韧性及环境老化后的性能变化。

检测范围

碳纤维增强聚合物基复合材料:该类材料由碳纤维作为增强体,热固性或热塑性树脂作为基体,具有高比强度和比模量。层间剥离强度测试对其在航空结构中的应用至关重要。

玻璃纤维增强聚合物基复合材料:该类材料以玻璃纤维为增强体,聚合物为基体,成本较低且绝缘性好。测试其层间性能有助于评估其在电子设备壳体、船舶部件中的可靠性。

芳纶纤维增强复合材料:该类材料采用芳纶纤维作为增强材料,以其优异的抗冲击性能著称。层间剥离试验是衡量其用于防弹装甲、防护装备时抗分层能力的关键。

热塑性复合材料层合板:该类材料以热塑性树脂为基体,可重复加工成型。测试其层间强度对于评估焊接接头质量及recyclability具有重要意义。

热固性复合材料层合板:该类材料以热固性树脂为基体,固化后形成不溶不熔的三维网络结构。层间性能是决定其长期服役于承力结构稳定性的核心参数。

蜂窝夹层结构复合材料:该类结构由薄面板与轻质蜂窝芯材粘接而成。剥离强度测试直接反映面板与芯材界面的粘接完整性,影响其抗弯曲和抗冲击性能。

泡沫夹芯复合材料:该类材料使用聚合物泡沫作为芯材,上下为复合材料面板。评估其层间剥离强度有助于确保建筑保温板、风力发电机叶片等产品的质量。

纤维金属层板:该类材料由金属薄板和纤维增强树脂层交替铺叠而成。测试其金属与复合材料层间的粘接强度对航空机身蒙皮的疲劳寿命预测极为关键。

预浸料固化后制品:预浸料是预先浸渍树脂的纤维织物或单向带。检测其固化后制品的层间性能用于控制原材料质量和固化工艺参数的稳定性。

三维编织复合材料:该类材料通过三维编织技术使纤维在厚度方向相互交织,旨在改善层间性能。仍需通过标准剥离试验验证其抗分层能力的提升效果。

检测标准

ASTMD5528JianCeTestMethodforModeIInterlaminarFractureToughnessofUnidirectionalFiber-ReinforcedPolymerMatrixComposites

ASTMD6671JianCeTestMethodforMixedModeI-ModeIIInterlaminarFractureToughnessofUnidirectionalFiberReinforcedPolymerMatrixComposites

ASTMD7332JianCeTestMethodforMeasuringtheFastenerPull-ThroughResistanceofaFiber-ReinforcedPolymerMatrixComposite

ISO15024Fibre-reinforcedplasticcomposites—DeterminationofmodeIinterlaminarfracturetoughness,GIC,forunidirectionallyreinforcedmaterials

ISO15JianCeFibre-reinforcedplasticcomposites—DeterminationofmodeIIfractureresistanceforunidirectionallyreinforcedmaterialsusingthecalibratedend-loadedsplit(C-ELS)testandaneffectivecracklengthapproach

GB/T28891-2012纤维增强塑料层间断裂韧性GⅠC的测定

GB/T3859-2023纤维增强塑料术语

GB/T1450.2-2005纤维增强塑料层合板冲压式剪切强度试验方法

GB/T7124-2008胶粘剂拉伸剪切强度的测定(刚性材料对刚性材料)

检测仪器

万能材料试验机:该仪器能够提供精确控制的拉伸、压缩、弯曲等加载方式。在层间剥离试验中,用于施加稳定的载荷并精确测量载荷和位移数据,是完成各项标准测试的核心设备。

环境试验箱:该仪器可模拟高温、低温、湿热等极端环境条件。用于将复合材料试样置于特定环境下进行状态调节或原位测试,以评估环境因素对层间粘结性能的影响。

光学显微镜或体视显微镜:该仪器用于观察试样断裂后的微观形貌和裂纹扩展路径。通过分析断口特征,可以判断剥离破坏模式是内聚破坏还是界面粘接破坏,辅助结果分析。

数字图像相关系统:该非接触式光学测量系统通过追踪试样表面的散斑图案计算全场应变和位移。在剥离测试中可用于监测裂纹尖端张开位移和应变场分布,提供更丰富的力学信息。

动态力学分析仪:该仪器通过对试样施加小幅振荡载荷并测量其响应,用于表征复合材料的粘弹性行为。虽然不直接测量剥离强度,但可间接评估树脂基体的固化程度和玻璃化转变温度,这些因素影响层间性能。

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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