材料压缩试验讲课稿.ppt

《材料压缩试验讲课稿.ppt》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、材料压缩试验当垂直于纤维铺层方向加载时，呈现出非线性，其程度取决于聚合物基体的性能。纤维与基体粘接不牢时，这时材料远没达到最大载荷，随着粘接界面的破坏而开始破坏。对棱柱试件纵向加载时发现，支撑面的纵向和横向应变大大的超过了试件标距段的应变。这样其相应的应力可能超过了试件本身的横向强度而导致提早破坏。－由于强度的各向异性的敏感性，高强度的单性复合材料对应力集中特别敏感。如：对短试件而言，应变场不均匀，可造成拉伸、压缩弹性模量差别明显，这不是试件本身的原因，而是加工误差和尺寸选择不正确所致。－在实际试验过程中，至少有一个支撑面相对与试验纵轴保持静止，因此，具有非对称性

2、增强纤维叠层的试件不易进行压缩试验。破坏模式-取决于材料：①增强纤维方式；②材料组分的力学性能③试验的相对尺寸视基体的模量不同主要破坏模式有31)低模量（）局部屈曲－制作中的变化因素。如：纤维初始波纹度；分布不均等。2）中模量（）横向破裂－材料组分泊松比的差别；试样全场范围内不均匀；也有可能是局部破坏造成。此时的临界载荷要以发生局部破坏的材料的性能来确定。3）高模量（）压缩破坏（纤维受450角剪切）－而增强纤维无任何局部屈曲。[]T300增强复合材料端口形貌[]层板压缩破坏表面呈现层裂[]2层板压缩破坏表面纤维断裂侧向形貌，900层横向裂缝，层间组阻挡裂纹扩展[]

3、层板受压分层纤维断裂及其留在基体中的烙印[]T层板破坏表面[]碳布压缩破坏断口载荷垂直于增强纤维方向，复合材料常由于在同基体剪切强度相当的应力下失稳而破坏，此时试样破碎成棱柱块。－实际试验过程中，可能是以上多种破坏模式的耦合，常是线性与非线性行为，层间应力、表面层开裂、总体失稳、端面破坏或垂直层片开裂等，因此必须仔细观察－分析－记录试件的破坏模式，未指明破坏模式的复合材料试验结果无可比性。应变速率的影响静强度受应变速率的影响较大；而压缩弹性模量和断裂伸长对应变速率不敏感；试样的形状和尺寸－与拉伸试验相比，更依赖于试件的形状和尺寸。在实际试验中，应避免使用尺寸过小的

4、试件。原因：①变形难以测准；②标距段小，应变均匀度不够；③支撑面的挤压和变形约束效应难以消除④加工困难并导致尺寸效应－测定强度时，应选择板状或变截面试样；－测定模量时，应选择圆截面或夹层梁试样；杆和板状试样的制备与尺寸在弹性对称主轴方向上切取；宽度和厚度上对称于试样纵轴；保证破坏发生在标距段；夹头的选择要谨慎；在选择试样尺寸时，要考虑正应力和剪切应力的应力集中，标距长度要不失稳。139.76.351.52.0139.76.351.53.0139.76.353.24.0ASTM推荐的标准(mm)硼纤维复合材料碳纤维复合材料玻璃纤维复合材料试样的标距长度：25.4变截

5、面试样－变截面试样的形状和尺寸取决于试验的目的。消除应力集中－如高模量纤维聚合物复合材料，通常采用标距段很明显的试样，以保证试样的破坏发生在标距段。－优点是有明确的标距段；－缺点是加工难；圆截面试样－用来测定某些易于加工的单向复合材料，如：碳纤维复合材料的压缩强度和弹性模量的测定。试验表明：同矩形试件相比，数据离散度小，但强度绝对值大。－为防止端面压碎，要采用专门设计的保护端头套。端头套的尺寸试样标距段的尺寸的选择①标距段均匀的应力状态；②无失稳现象；③应变片定位好；长度、宽度及铺层数对压缩强度的影响标距的长度对压缩临界载荷的影响加载方式试件端面施加轴向力试件侧面

6、施加切向力二者叠加试件加工及安装精度要求高试验表明：无论加工有多仔细，也不可能使试件与端头套底端完全接触。薄片试件对加载条件更为敏感。试件端面施加轴向力试件侧面施加切向力需要特殊夹具Celanese夹具对试件厚度有限制及夹具加工精度要求高联合加载防止屈曲和失稳的方法环状试样的压缩－对于弹性模量的测定与环状试件拉伸相同。环的截面内除有压缩应力外，还有弯曲应力。弯曲应力大小取决于：①材料的力学性能；②试样相对尺寸；③夹具结构如用对开盘作环状试件拉伸相同，在距间隙处环的应力最大。主要原因是施加压缩载荷时，有偏心效应存在。－对开盘式加载试验主要用于定性评价不同材料的弹性和

7、强度性能。PPRh测定性能：测量数据：几何尺寸：可测定曲线的线性段除对开盘式加载方式外，还有柔性圆环和液压式加载方式。加载的方法同拉伸时相同。RhPPPPPhR柔性圆环式加载液压式加载对于环状试样在外压下进行压缩试验时，如何正确选择是主要问题。在实际压缩试验时，应考虑破坏压力和相对厚度间的关系有三个定义明显的区域。第一个区域(薄壁环)中，由于失稳而丧失承载能力。此时，失稳的临界压力可由下式计算：式中：－－环轴线的单位长度上的临界压力－试样几何形状和各向异性的参数第二个区域中，环发生压缩破坏。第三个区域（厚壁环）中，要考虑边界条件，不仅要考虑也要考虑三个区域的边界取

8、决于材料的