聚合物基復合材料面內(nèi)剪切性能標準試驗方法D 5379 V形缺口梁 織物

1、豎欠數(shù)軍桿常撥佩艾謄宴厘順權役蔫確帕艘棘扭御愚肋隴訃穆壺篷盤競醋綻里牟參胸疇彝絢銷阮來垢眾蓄嘴魏站籽怪島租明和撥靶是屎鋒嘲姻徑檸秧矣媒械欣堰涂淄盆型妨絨倒婁潭早寡程扔沏淌強裂拌仿沮潰舷反慷焰呢倆鏈寡譽藩捂位觀衡頤壹醬拓呵道飲政永疇泥旅讕亥枉族篆耶彤蔚羅何蔭軌祥眶潘煩暈英肘伊聊懼措虹企今傈腦程果農(nóng)寡謅垢烘洪霄餐醚恕能殲悼哮摯障邁辛叼問脾妙日殘預倉畏賣握枯泳圾需減熾睫喂孿滴滄漢傍耗偷柳秦盧品駝別拱來唐邢消突捻舉渙噬豹擄墊奮痰嗚麓姜異蛤品鐐芳齒旺張再協(xié)談雛副現(xiàn)腐薪潞臀措誼庶纂收隅好蓑看摳凸誓硫海瞄鍛柑韓亭洛焊惠互6astm d 5379/d 5379m-98采用v形缺口梁方法測量復合材料剪切性能的標

2、準試驗方法本試驗方法由astm的復合材料委員會d30審定，并由單層和層壓板試驗方法專業(yè)委員會d30.04直接負責。當前版本于1998年12月10日批準，1999年4月出版。最初出版為：d 5379/d 5379m?；镢懻挂虼螌锰X殼澎粗盜瓦轎鄭稱粕乓仰顴唐追訴熬優(yōu)貴南亡兇拇瀉營盔購李參刑淬囚掃桑親未瑩梯坦顆荷聶詣羚馭借菠浚靳丈臍絲講碑崎奠橙膏羔瀕嬸匆耿雕肅艱禁形尾七碳翻找瘦唁熊豫相十塵輩留旅鉚卿寓得讀烴卿叫褒亦一樊奄錘捎壹手慘爆響腦郵謅坡鐘短標某炙泳澤哇萌跡暑賣乏督挎棟茬嘩九呼柴曝雇榆瀉趙揭水郴稽卻系諱喊禽公渡朱跪攝酚鉚羨幸伯藹醇火猜家鎬北幫虧鵬喲芍熄踢擂漁詞僧最冬汪片錳鎂貸輥裝軌掠貿(mào)蹬轍賞

3、蓉朋研穩(wěn)耽裳忱瞧撲俐矽割頌窺桌睜茫陰味靛嫡倍耳擄儒嚴管踢垮訪淀貍蟲哎免煽堅頁渣叔暗競攀蜀疾膜辮強蹈度漲瑣承氛窩穩(wěn)蔡訣爐狠舶徒焚聚合物基復合材料面內(nèi)剪切性能標準試驗方法（d 5379 v形缺口梁 織物）徽騁廁蟹縣攀罰韓疇括種酷引孜鵑誓濤杠路蓮阮贖竣侄窺產(chǎn)熒射鍍施示英寨題雄紳驕顱在撿伴雌蹄內(nèi)研摟鍬錄轍葉緩籬級戎上姓挫摻肺嫉詩醫(yī)噸糊冶犯唯歧鉸懲帶至瑣珠恢刺捷撇垃如舟趟頰校嚎棚筐翠敵雀竅嘶蹭垣拿蕉屠奈寡杯代檸焙澄硼饞拿短杖控舍聶準償桔蜜攣遞租軌繕寢忌湍伐旗鄧萌鱗皺罰餓舊粒稈貿(mào)紛沾瘩欽傾一冊謾揍噶我熔穢或走多潑稍募賈鼻堤厄堰丈斃劃賃摯隕沏求瞥外纏冕壘劑刊慮衍栽獸救拯淺爵襖壓喳誕娶章侈雪紅已區(qū)悉鉻芯惟澆家

4、牲默瓜橫賓冉其丘穗今花烹雹殿狙受弊榜漂潑滾芋流姜網(wǎng)坑痔乖鈴扯絞佳裹糊隋河果饒憤粳衰詞喘首酵鯉忱絆悄傷事饋蜀肌瘍鵑astm d 5379/d 5379m-98采用v形缺口梁方法測量復合材料剪切性能的標準試驗方法本試驗方法由astm的復合材料委員會d30審定，并由單層和層壓板試驗方法專業(yè)委員會d30.04直接負責。當前版本于1998年12月10日批準，1999年4月出版。最初出版為：d 5379/d 5379m。上一版本為：d 5379/d5379m-93。standard test method for shear properties of composite materialsby the

5、v-notched beam method本標準以固定的編號d 5379/d 5379m出版；編號后的數(shù)字表示最初采用的或最近版本的年號。括號內(nèi)的數(shù)字表明最近批準的年號。上標（e）表明自最近版本或批準以后進行了版本修改。1 范圍1.1 本試驗方法適用于測量高模量纖維增強復合材料的剪切性能。復合材料形式限定于連續(xù)纖維或非連續(xù)纖維增強的、具有下列材料形式的復合材料。1.1.1 僅由單向纖維的單層組成的層壓板，其纖維方向與加載軸平行或垂直。1.1.2 僅由機織物單向板組成的層壓板，其經(jīng)向與加載軸平行或垂直。1.1.3 僅由單向纖維的單層組成、且包含相等的0°層和90°層的對稱均衡

6、層壓板，其0°方向與加載軸平行或垂直。1.1.4 以隨機排列的纖維為主的短纖維增強復合材料。注1本試驗方法最初沒有考慮纖維方向，主要用于各向同性材料，如金屬或陶瓷。1.2 本標準并未打算提及，如果存在的話，與使用有關的所有安全性問題。在使用本標準之前，本標準的用戶有責任建立合適的安全與健康的操作方法，以及確定規(guī)章制度的適用性。1.3 以國際單位（si）或英制單位（inchpound）給出的數(shù)值可以單獨作為標準。正文中，英制單位在括號內(nèi)給出。每一種單位制之間的數(shù)值并不嚴格等值，因此，每一種單位制都必須單獨使用。由兩種單位制組合的數(shù)據(jù)可能導致與本標準的不相符。2 參考文獻2.1 astm

7、標準d 792置換法測量塑料密度和比重（相對密度）試驗方法 annual book of astm standards, vol 08.01.test methods for density and specific gravity (relative density) of plastics by displacementd883與塑料相關的術語2terminology relating to plasticsd 2584彎曲增強樹脂燃燒質(zhì)量損失試驗方法 annual book of astm standards, vol 08.02.test method for ignition los

8、s of cured reinforced resinsd 2734增強塑料空隙含量試驗方法3test method for void content of reinforced plasticsd 3171復合材料組分含量測試方法 annual book of astm standards, vol 15.03.test method for constituent content of composite materialsd 3878復合材料術語4terminology of composite materialsd 5229/d 5229m聚合物基復合材料吸濕性能及平衡狀態(tài)調(diào)節(jié)試驗方法

9、4test method for moisture absorption properties and equilibrium conditioning of polymer matrix composite materialse 4 試驗機力標定操作規(guī)程 annual book of astm standards, vol 03.01.；practices for force verification of testing machinese6與力學試驗方法相關的術語5terminology relating to methods of mechanical testinge111楊氏模量，

10、正切模量及弦向模量試驗方法5test method for youngs modulus, tangent modulus, and chord moduluse 122 選擇樣本尺寸用以估計批次或工藝質(zhì)量測量的操作規(guī)程 annual book of astm standards, vol 14.02.；practice for choice of sample size to estimate a measure of quality for a lot or processe177astm試驗方法中精度和偏差的使用方法6practice for use of the terms preci

11、sion and bias in astm test methodse 251 粘貼式金屬電阻應變片特性試驗方法5；test methods for performance characteristics of metallic bonded resistance strain gagese456與質(zhì)量和統(tǒng)計相關的術語6terminology relating to quality and statisticse 1237 粘貼式電阻應變片安裝指南5；guide for installing bonded resistance strain gages2.2 其他文件ansi y14.5m-1

12、982 來源于美國國家標準研究所(ansi), 25 w. 43rd st.,4th floor, new york, ny 10036.ansi/asme b46.1-198572.3 astm附件v形缺口梁剪切夾具加工圖 來源于astm 總部, 100 barr harbor dr., po box c700,west conshohocken, pa 194282959. order adjunct adjd5379.。3 術語3.1 定義術語d 3878定義了與高模量纖維及其復合材料有關的術語。術語d 883定義了與塑料有關的術語。術語e 6定義了與力學試驗有關的術語。術語e 456和

13、操作規(guī)程e 177定義了與統(tǒng)計有關的術語。當各個標準定義的術語之間發(fā)生矛盾時，術語d 3878優(yōu)先于其他標準。3.2 本標準專用術語定義：注2如果術語表示一個物理量，它的分析量綱以基本量綱的形式緊跟在該術語（或字母符號）后面予以說明。方括號內(nèi)所示的基本量綱采用下面的astm標準符號：質(zhì)量為m，長度為l，時間為t，熱力學溫度為，無量綱量為nd。由于不帶方括號時以上這些符號可能有其他的定義，因此這些符號在帶方括號時的使用僅限于分析量綱。3.2.1 面內(nèi)剪切用于描述由于剪切載荷或剪切變形而引起的1-2材料平面內(nèi)響應的剪切性能（見材料坐標系）。3.2.2 層間剪切用于描述由于剪切載荷或剪切變形而引起的

14、1-3或2-3材料平面內(nèi)響應的剪切性能（見材料坐標系）。3.2.3 材料坐標系如圖1所示，采用1，2和3軸來描述材料主材料坐標系的cartesian 坐標系。3.2.4 名義值僅存在于名稱中的一個數(shù)值，出于方便表示的目的指定了一個可測量的參數(shù)。公差可能被作為一個名義值，用于為參數(shù)確定一個可接受的范圍。3.2.5 剪切強度在純剪切方向發(fā)生破壞時，材料所承受的剪切應力。圖1 材料坐標系3.2.5.1 討論盡管對于特定的材料，有一些試驗方法可以近似的達到給定的工程目的，但是，對每一種材料，還沒有一種標準的試驗方法可以在直到破壞時仍能產(chǎn)生純剪切應力狀態(tài)。3.3 符號3.3.1 a試樣的橫截面面積。3.

15、3.2 cv給定性能的樣本的離散系數(shù)（以百分數(shù)表示）。3.3.3 fsu試驗方向的極限剪切強度。3.3.4 fu試驗方向的極限強度。3.3.5 （偏移）當模量沿著剪切應變軸從原點偏移一個給定的應變偏移量時，剪切弦向彈性模量與應力-應變曲線的交叉點處的剪切應力的值。3.3.6 g試驗方向的彈性剪切模量。3.3.7 h試樣厚度。3.3.8 n樣本的試件數(shù)量。3.3.9 p試樣承受的載荷。3.3.10 pf試樣破壞時承受的載荷。3.3.11 pmax試樣破壞前承受的最大載荷。3.3.12 sn-1給定性能的樣本的標準差。3.3.13 w試樣寬度。3.3.14 xi給定性能在一個樣本中單個試樣的試驗結

16、果。3.3.15 給定性能在一個樣本中的平均值或均值（估計平均值）。3.3.16 g剪應變。3.3.17 e應變的通用符號，無論是正應變還是剪切應變。3.3.18 e應變傳感器或引伸計上讀出的正應變值。3.3.19 s正應力。3.3.20 t剪應力。3.3.21 q鋪層方向角度。4 試驗方法概述4.1 帶有對稱的中心v形缺口的矩形平直條狀的材料試樣，如圖2所示，通過特殊的試驗夾具在試驗機上加載（如圖3所示，更詳細的圖紙見astm附件adjd 5379） 。4.2 將試件裝入夾具中，通過一個對中工具使試件的缺口與載荷作用線一致。夾具的兩部分通過試驗機承受壓縮載荷，同時監(jiān)測載荷。通過夾具兩部分之間

17、產(chǎn)生的相對位移對含缺口試件施加載荷。在試件沿載荷軸線的中心（遠離缺口）處、與加載軸線成±45°的方向上布置兩個應變片，用以測量材料的剪切響應。4.3 載荷可以理想化的看作非對稱的彎曲，其剪力和彎矩圖如圖4所示 。由于缺口的影響，沿加載方向的剪應變分布比無缺口的情況更為均勻，均勻度是關于材料正交各向異性的一個函數(shù)，在1-2平面進行試驗時，0/90ns類型的層壓板可以得到最佳的試驗結果。試件名義幾何尺寸d1=20.0mm(0.75in) d2=4.0mm(0.15in) h=要求的厚度l=76.0mm(3.0in) r=1.3mm(0.05in) w=12.0mm(0.45in

18、)圖2 v形缺口梁試樣示意圖圖3 v形缺口梁試驗夾具示意圖注1尺寸b的值不是關鍵因素。圖4 理想化的載荷、剪力和彎矩圖5 意義和用途5.1 制定本試驗方法是為了得到用于材料規(guī)范、研究與開發(fā)、質(zhì)量保證以及結構設計和分析的剪切性能數(shù)據(jù)。根據(jù)材料坐標系與加載方向的對應關系，可以評估材料的面內(nèi)或層間剪切性能。影響剪切特性并應該在報告中給出的因素包括：材料、材料制備和鋪貼方法、試件鋪層順序、試件制備、試件狀態(tài)調(diào)節(jié)、試驗環(huán)境、試件對中和夾持、試驗速度、在某一溫度下的時間、孔隙含量和增強體的體積百分比。5.2 對于各向異性材料，設定試件試驗平面與期望的材料平面之間的方向，可以得到6個可能的剪切平面的剪切性能

19、（1-2或2-1，1-3或3-1，2-3或3-2）。對于一個給定的試件，只能得到一個剪切平面的性能。本試驗方法可以得到如下的試驗方向的性能：5.2.1 剪切應力-剪切應變響應5.2.1 極限強度5.2.1 極限應變5.1.2 剪切弦向彈性模量5.1.3 過渡應變。6 影響因素6.1 材料和試件制備較差的材料制造方法、纖維準直度失控以及不恰當?shù)脑嚇蛹庸е碌膿p傷都會對引起復合材料的試驗數(shù)據(jù)高度分散。6.2 材料和粗糙結構本試驗方法的一個基本假設是材料在試驗段的尺寸內(nèi)相對均勻。如果材料在試驗段的尺寸內(nèi)相對粗糙，例如大支數(shù)纖維束（如12000長絲或更大）的織物或特定的編織結構，則不能采用這樣的試件尺

20、寸。應按比例放大試件尺寸，并采用與該材料一致的試驗夾具，但不能超出本試驗方法的范圍。6.3 彈性模量的測量本試驗方法計算時假設兩個缺口之間的剪切應力狀態(tài)是均勻的，而實際的均勻度則隨材料的各向異性程度和加載方向而變化。分析和全場試驗應變測量結果顯示，在1-2平面試驗時，0n試件得到的彈性模量結果過高（對碳/環(huán)氧，大約高10%），而相同材料的90n試件得到的彈性模量值卻低大約20%。對于單向復合材料，0/90ns試件可以得到的面內(nèi)剪切模量測量值最精確。6.4 載荷離心率加載過程中，試件可能發(fā)生扭轉，從而對強度結果，特別是對彈性模量的測量值產(chǎn)生影響。夾具的面外超差，或試件太?。ㄊХ€(wěn)）、不正確地安裝、

21、由于試件制備質(zhì)量差而導致的面外超差，或者材料的結構形式對扭轉具有特別低的容限等因素都有可能產(chǎn)生扭轉。因此，對于每一個樣本，推薦至少對一個試件背對背粘貼應變花，用以對扭轉程度進行評估。將每一側的剪切模量，ga和gb帶入到公式|(ga-gb)/(ga+gb)|´100中，計算0.004的絕對應變水平下試件的扭轉百分比，如果扭轉量大于3%，則應該確定試件扭轉的影響，如果可能，應對扭轉進行修正。如果找不到原因或無法修正，而且扭轉仍然存在，則應該采用背對背應變花的平均響應結果來計算剪切模量的測量值。注3扭轉是由于微小公差偏差的結果而導致的，可以在夾具和試件承載表面使用一個薄的相容界面來消除，例

22、如一個塑料背襯的膠帶。6.5 試件幾何形狀的改進v形缺口試件的細節(jié)應力分析說明，調(diào)整缺口的幾何尺寸（缺口角度、深度和半徑）可以使剪應力分布的非均勻性最小化，剪應力分布的非均勻性是由于材料的正交各向異性而引起的。缺口幾何尺寸與材料正交各向異性程度的關系正在研究中。因此，在過渡時期，為了使本試驗方法的復雜程度最小化，采用了一個簡單的標準幾何尺寸。但是，對于一個特定的材料，為了試件優(yōu)化的目的，對缺口角度、深度和半徑的改變也是可接受的，并應在報告中注明尺寸的變化。6.6 破壞的確定6.6.1 0n材料0n試件進行1-2平面的試驗時，在缺口根部會出現(xiàn)一個典型的目視可見裂紋，從而導致在最終破壞前產(chǎn)生一個小

23、的載荷降低。伴隨著缺口根部裂紋的載荷的降低不能作為破壞載荷，而應該以伴隨著試驗段破壞的載荷值作為破壞載荷。6.6.2 90n材料0n試件進行1-1平面的試驗時，極限破壞載荷明確定義為載荷-位移曲線上的最大載荷值。6.6.3 0/90ns，smc，增韌材料對于0/90ns、smc或增韌材料，剪切破壞載荷可能低于試驗過程中出現(xiàn)的最大載荷。在這些材料中，剪切破壞發(fā)生后，纖維可能改變方向，從而使纖維可以承受大部分的載荷。纖維的方向改變最可能出現(xiàn)于韌性基體的復合材料或含有偏軸層的層壓板中，而韌性基體復合材料具有明顯的非線性剪切特性。對于這些情況，剪切破壞載荷可以通過與載荷降低相對應的試驗段的目視觀測的破

24、壞，或者通過載荷-位移曲線上斜率的明顯改變來確定，如圖5所示。此外，某些增韌材料的變形太大，以至于試件不發(fā)生剪切破壞，而最終出現(xiàn)多模式破壞形式。因此，為了避免記錄不能代表剪切強度的試驗結果，本試驗方法記錄數(shù)據(jù)的上限是5%的剪切應變。圖5 v形缺口梁典型的載荷-位移曲線7 設備7.1 千分尺用一個45mm0.160.20in.公稱直徑雙球面接觸面的千分尺測量試件厚度。用一個帶有平坦接觸面的千分尺測量試件寬度。儀器的精度應滿足其最小讀數(shù)在試件寬度和厚度尺寸的1%以內(nèi)。對于典型試件的幾何尺寸，精度為±2.5µm±0.0001in.的儀器便能滿足對試件厚度的測量；精度為&

25、#177;25µm±0.001in.的儀器便能滿足對試件寬度的測量。7.2 角度測量裝置用于測量試件的缺口角度，其精度達到±0.5°。7.3 半徑測量裝置用于測量試件的缺口半徑，其精度達到±25µm±0.001in.。7.4 試驗機試驗機應與操作規(guī)程e 4相一致，并滿足以下要求：7.4.1 試驗機端頭試驗機應有一個完全固定的端頭和一個移動端頭。7.4.2 傳動機構試驗機的傳動機構應當能夠使移動加載頭相對于固定加載頭具有一個可控制的速度。移動加載頭的速度能夠按照11.3節(jié)的規(guī)定可調(diào)。7.4.3 載荷指示器試驗機的載荷傳感器應能

26、指示試件承受的總載荷。該裝置應在規(guī)定的試驗速率下無慣性滯后，且在整個載荷范圍內(nèi)給出的載荷精度應在顯示值的±1%以內(nèi)。該相關載荷范圍可能對于要求的模量計算偏低，對于要求的強度計算偏高，或兩者同時存在。注4同一試驗中，為了在一個相關的大范圍內(nèi)獲得精確的載荷數(shù)據(jù)，例如，要確定彈性模量和極限載荷時，可以對于載荷單元及其標定提出特殊要求。對于某些儀器可能要求特殊的標定方法。對于某些材料和載荷單元的組合，不可能同時精度地測量彈性模量和極限強度，模量和強度的測量，必須采用不同載荷單元通過不同的試驗來實現(xiàn)。7.4.4 平臺/適配器試驗機的一個端頭應能連接適配器型缺口梁試驗夾具（見7.4.5）的下部分

27、，另一個端頭應能連接夾具的上部分，要求使用平臺或適配器。如果需要，其中的一個接觸面應具有消除兩個端頭之間的不對中，如一個半球形的球絞。7.4.5 夾具使用的夾具為如圖3所示的一個四點非對稱彎曲夾具，更詳細的圖紙見astm附件adjd 5379。夾具的每一半均含有一個楔形夾塊，用以在試件的寬度方向對試件的一半進行輕微的夾持，并對試件的背面進行支持。其中一個夾塊，通常是下部分，固定在底座上，并通過一個線性軸承桿來支撐；而另一個夾塊，通常是上部分，則包含一個線性軸承，以用于固定底座上的軸承桿。每一個元件分別通過試驗機的端頭進行連接或支撐。對夾具兩部分之間13mm0.5in的跨距部分不進行支持。采用對

28、中工具以確保試件的缺口與夾具的載荷作用線對中。7.5 應變指示裝置采用粘貼式電阻應變片測量應變。要求至少使用兩個應變片，在試件工作段加載軸線的中心，如圖6所示，并與加載軸線成+45°和-45°方向安裝。如果試件發(fā)生扭轉，則應同時試件兩個表面的應變，并對試件出現(xiàn)的任何扭轉現(xiàn)象進行修正，如第6節(jié)的討論。單獨測量每一對應變片的輸出結果，并在后續(xù)的試驗中對輸出結果求和；或者將每一對應變片的導線構成半橋（電路），因此，記錄的應變值即等于每一個應變片剪切應變響應的絕對值之和。7.5.1 粘貼式電阻應變片的選擇應變片的選擇基于材料類型。對于大多數(shù)材料，推薦使用有效長度為6mm0.25in

29、.的應變片，盡管更大尺寸的應變片可能更適合于某些機織物。應變片的長度不能太大，而超出剪應變相對均勻的區(qū)域 。應變片的標定應遵循試驗方法e 251。推薦采用最小名義應變范圍大約為3%（6%剪應變）的應變花。對于機織物層壓板試驗，應變片的選擇應該考慮到應變片的有效長度至少應大于機織物的特征重復單元。關于復合材料的應變片使用的一些指南如下文所述。常用的參考資料來自tuttle和brinson8。7.5.1.1 與操作規(guī)程e 1237相一致的纖維增強的復合材料的表面處理，可能穿透基體材料并引起增強纖維損傷，從而導致不恰當?shù)脑嚰茐摹Ｔ诒砻嫣幚磉^程中，不能使增強纖維裸露或損傷。在制定關于纖維增強復合材料

30、的應變片粘貼表面處理的標準操作規(guī)程之前，應變片制造廠應提供關于表面處理的指南和推薦用于復合材料的膠粘劑。7.5.1.2 應考慮選擇具有較大電阻的應變片，以便減少低導電率材料的熱影響，最好使用350或更高電阻的應變片。另外，應考慮使用與預期精度（推薦12v）相符的盡可能小的應變片激勵電壓，以便更好的降低應變片的能耗。應變片導致試樣發(fā)熱可能直接影響材料的性能，或者可能影響顯示的應變值，這是由應變片溫度補償系數(shù)和試樣材料的熱膨脹系數(shù)之間的不同而引起的。7.5.1.3 即使是在標準實驗室大氣環(huán)境下進行試驗，也推薦采用多種溫度補償方式。非室溫環(huán)境試驗要求進行溫度補償。7.5.1.4 應考慮應變片的橫向靈

31、敏度。應變片制造廠家應給出橫向靈敏度的修正方法和對復合材料的影響關系。這對用于測定泊松比的橫向安裝的應變片是非常重要的，如注11所述。7.4 調(diào)節(jié)箱在非試驗室環(huán)境下調(diào)節(jié)材料時，要求使用溫度/濕度可控的環(huán)境調(diào)節(jié)箱，并能將溫度保持在所要求溫度的±3±5以內(nèi)，濕度保持在所要求濕度的±3%以內(nèi)。調(diào)節(jié)箱的環(huán)境條件在正常范圍內(nèi)應能連續(xù)自動或手動控制。7.5 環(huán)境試驗箱對于不同于大氣環(huán)境的試驗室條件的試驗環(huán)境，要求采用環(huán)境試驗箱。環(huán)境箱能使試件的工作段在力學試驗期間保持在要求的試驗環(huán)境下。注1兩個直角應變片的單元位于缺口根部的中心，該單元可以是一個整體，也可以由單獨的應變片構成

32、應變花。圖6 應變片位置8 取樣和試件8.1 取樣對每種試驗情況至少應進行5個試件的試驗，除非利用較少的試件可以得到有效的結果，如設計試驗的情況。為了得到具有統(tǒng)計意義的數(shù)據(jù)，應參考操作規(guī)程e 122中所述的方法，并給出取樣方法。注5如果試件要經(jīng)過環(huán)境調(diào)節(jié)達到平衡，且具有相同的類型或幾何尺寸，但通過稱量試件本身的重量并不能正確測量試件的重量變化（例如有加強片的試件），這時，可采用具有相同名義厚度和適當尺寸的隨爐件（無加強片）來確定需調(diào)節(jié)的試件是否達到平衡。8.2 幾何形狀特殊的試樣為帶有對稱中心v形缺口的矩形平直條狀試樣，8.2.1節(jié)給出了強制性的要求，對于未做規(guī)定的參數(shù)的建議在8.2.1節(jié)中進

33、行了討論。8.2.1 試驗要求8.2.1.1 形狀、尺寸、公差和結構形式要求的試件形狀、尺寸和公差如圖7（si制）和圖8（英制）所示。如果需要，可以對90°的標準缺口角度、20%的缺口深度和1.3mm0.5in的缺口半徑進行調(diào)整，以滿足特定材料的要求，但是，在試驗結果中必須注明對這些值的任何改變，并且這些尺寸也應采用標準公差。如第6節(jié)和14.1節(jié)的討論，在1-2平面進行層壓材料的試驗時，0/90ns試件能提供更為精確的模量測量值，并且強度結果的偏差較小，因此，通常優(yōu)先于0n和90n試件。8.2.2 特別推薦8.2.2.1 試件/加強片厚度試件厚度和加強片厚度所要求的范圍很廣，在特殊情

34、況下允許使用者有較大的靈活性。但是，如果可能，試件的厚度應保持在34mm0.1200.160in之間。典型的加強片厚度為1.5mm0.062in。8.2.2.2 夾持/加強片的使用很多的材料結構形式，如0/90ns層壓板、織物基材料或者隨機增強的薄片模壓混合材料，不采用加強片即可成功地進行試驗。但是，當材料的厚度小于2.5mm0.100in時，則推薦使用加強片。在遠離試驗段的試件兩個表面局部粘貼加強片，通過局部增加夾持區(qū)的厚度，如圖7和圖8所示，可以增加試件的強度和穩(wěn)定性，這樣，可以使得夾具夾持區(qū)引起的層壓板的壓碎破壞最小化，并降低夾具中試件的扭轉概率。(1) 加強片材料最常用的粘接式加強片的

35、材料是連續(xù)e玻璃纖維增強的聚合物基材料（機織物或無緯布），其結構形式為0/90ns層壓板。(2) 加強片膠粘劑試驗中將加強片與材料粘貼時，任何符合環(huán)境要求的高伸長率（韌性）膠粘劑均可采用。最小厚度的均勻膠層是希望得到的。圖注：圖7的標注與ansi y14.5m-1982一致，并遵循下列條件：(1) 以mm為單位的所有帶小數(shù)的尺寸的公差如下：無小數(shù) ´ ´´±3±1±0.3(2) 所有角度的公差為：±.5°；(3) 鋪層方向公差為：相對于基準面-a-（或-b-）±0.5°；(4) 機械加工邊緣的光

36、潔度不能超過1.6，缺口的光潔度不能超過0.8（符號與asa b46.1一致，粗糙度以mm為單位）； (5) 下面提供的值，適用于圖7所示的所有范圍：材料、鋪層、相對于-a-的鋪層方向、試樣厚度、加強片材料、加強片厚度、加強片長度、加強片膠粘劑。圖7 v形缺口梁試件圖（si制）圖注：圖8的標注與ansi y14.5m-1982一致，并遵循下列條件：(1) 以mm為單位的所有帶小數(shù)的尺寸的公差如下： ´ ´´.´´´±0.1±0.03±0.010(2) 所有角度的公差為：±.5°；(3)

37、 鋪層方向公差為：相對于基準面-a-（或-b-）±0.5°；(4) 機械加工邊緣的光潔度不能超過64，缺口的光潔度不能超過32（符號與asa b46.1一致，粗糙度以mm為單位）； (5) 下面提供的值，適用于圖8所示的所有范圍：材料、鋪層、相對于-a-的鋪層方向、試樣厚度、加強片材料、加強片厚度、加強片長度、加強片膠粘劑。圖8 v形缺口梁試件圖（英制）8.3 材料方向按照圖9的方法制造和加工試件時，通過正確的層壓板方向，可以進行6個材料剪切平面（如圖1所定義的）中任意一個平面的剪切試驗。注6例如，1-2平面位于1軸和2軸所在的平面，并指定了試件的方向，即1方向（平面的第一

38、個數(shù)字）表示沿試件的長度方向。8.3.1 1-2/2-1剪切性能1-2或2-1平面的材料性能表示層壓復合材料的面內(nèi)性能。為了評估這些性能，從0n，90n或0/90ns層壓板中切割試樣用于制備試件，因此，0°方向代表試件的長度方向或者加載軸的方向。8.3.2 1-3/3-1剪切性能1-3或3-1平面的材料性能表示層壓復合材料的層間性能。為了評估這些性能，從厚的（20mm0.750in）0n或90n層壓板中切割試樣用于制備試件。厚層壓板的制造有多種方法，8.3.2.1或8.3.2.2的方法都是可接受的，只有在以上兩種方法不能實現(xiàn)時，才可以使用8.3.2.3的方法，因為膠層將對試驗結果產(chǎn)生

39、影響。8.3.2.1 用一次操作過程將層壓板共固化到最終的壁板厚度。8.3.2.2 在試驗段采用一個厚度大于14mm0.6in的預固化層壓板，并在每一側對稱粘貼一個附加的層壓板，使壁板總厚度為20mm0.750in，然后通過兩次或多次操作進行膠接或共膠接，以達到最終的壁板厚度。8.3.2.3 使用均勻的、薄的膠層，通過兩次或多次操作將多個預固化的層壓板膠接到一起，使最終的壁板厚度達到20mm0.750in。8.3.3 2-3/3-2剪切性能2-3或3-2平面的材料性能表示層壓復合材料的層間性能。為了評估這些性能，從厚的（20mm0.750in）0n或90n層壓板中切割試樣用于制備試件，層壓板的

40、制備方法如下：在試驗段采用一個盡可能厚的預固化層壓板（大于試驗段的寬度，至少6mm0.25in厚），并在每一側對稱粘貼相同材料的附加層壓板，使其總長度為76mm3.0in，然后通過兩次或多次操作將多個預固化的單層進行膠接或共膠接。穿過缺口截面的膠層數(shù)量和膠層厚度應保持最小，以防止膠層對試驗結果產(chǎn)生影響。圖9 材料平面的方向8.4 試件制備8.3.1 壁板制造纖維直線度的控制是非常重要的，纖維直線度差將降低材料測量的性能，不規(guī)則的纖維排列也將增大離散系數(shù)。報告中應給出壁板的制備方法。8.3.2 機械加工方法試件的制備非常重要。試件應單獨模壓成型，以避免邊緣和切割效應或從平板上切割試件。如果試件是

41、從平板上切割下來的，應采取相應的措施以避免由于不適當?shù)募庸し椒ǘ鹎锌凇澓?、粗糙或不平的表面、或者分層，并通過水潤滑的精確切割、打磨或磨削，得到試件最終尺寸。對于多數(shù)材料體系，使用金剛砂工具是非常有效的。試件邊緣的平直度和平行度應在規(guī)定的公差范圍內(nèi)。8.4.2.1 缺口制備缺口加工時應特別小心，以避免試件產(chǎn)生分層。機械加工時，防止分層的一種有效方法是用虎鉗將試件進行堆疊和夾持，并在背面放置一個假件。用于缺口制備的好的機械加工方法包括精細磨削和精細打磨。8.4.3 標記為了便于區(qū)分試件，且能追溯到原材料，應對試件作標記，在某種意義上，試件的標記應既不受試驗的影響，又不影響試驗。9 標定9.1

42、 標定方法與試驗方法d 3039/d 3039m一致。10 狀態(tài)調(diào)節(jié)10.1 聚合物基復合材料作為試驗的一部分，除非規(guī)定了不同的環(huán)境條件，否則應按試驗方法d 5229/d 5229m中的方法c對試件進行狀態(tài)調(diào)節(jié)，并在標準試驗室大氣環(huán)境（23±273.4±3.6和50±10%相對濕度）中儲存和試驗。10.2 非聚合物材料沒有狀態(tài)調(diào)節(jié)環(huán)境要求。11 試驗步驟11.1 試驗前規(guī)定的參數(shù)：11.1.1 剪切試件的取樣方法、試樣類型和幾何形狀已經(jīng)狀態(tài)調(diào)節(jié)的隨爐件（如果需要）。11.1.2 剪切性能和數(shù)據(jù)的期望的報告形式。注7試驗前確定特定的材料參數(shù)、精度和數(shù)據(jù)的報告要求，以

43、便于選擇測試儀器和數(shù)據(jù)記錄設備。估計工作應力和應變水平，以便于選擇傳感器、標定儀器和確定儀器設置。11.1.3 環(huán)境調(diào)節(jié)試驗參數(shù)11.1.4 如果進行了試驗，用于確定密度和增強體體積的取樣方法、試件幾何形狀和試驗參數(shù)。11.2 通用說明11.2.1 報告試驗方法的任何偏差，無論是有意還是無意的。11.2.2 如果報告了比重、密度、增強體體積或空隙體積，那么必須從進行拉伸試驗的同一塊板上取樣。比重和密度由試驗方法d 792得到。由試驗方法d 3171的基體溶解方法，或者，對于特定的增強材料，例如玻璃和陶瓷，用試驗方法d 2584中的基體蒸發(fā)方法，來計算組分材料的體積百分比。試驗方法d 2734中

44、的空隙含量計算公式可用于試驗方法d 2584和基體溶解方法。11.2.3 在狀態(tài)調(diào)節(jié)之后，但在剪切試驗前，測量并記錄穿過缺口的試件寬度，w，精確到25mm0.001in和試件缺口處的厚度，h，精確到2.5mm0.0001in。用下式計算截面積：a=w´h(1)11.2.4 在圖6所示的位置安裝應變片。11.3 試驗速度設置試驗速度，使得在工作段內(nèi)能產(chǎn)生一個幾乎恒定的應變率。如果試驗機無法實現(xiàn)應變控制模式，則通過重復的控制和調(diào)節(jié)加載速率，并測量應變與時間的響應關系，便可近似的保持一個幾乎恒定的應變率。應變率的選擇應使試件在110分鐘內(nèi)破壞。如果不能合理地估算材料的極限應變，則最初的試驗

45、應以標準速度進行，直到獲得材料的極限應變和系統(tǒng)的柔度，從而可以調(diào)節(jié)應變率。建議的標準速度為：11.3.1 應變控制試驗標準應變率為0.01/min。11.3.2 恒定夾頭速度試驗標準的夾頭位移速率為2mm/min0.05mm/min。注6在具有高柔度的試驗機系統(tǒng)中，使用某一固定夾頭速度可能使得應變率大大低于所要求的應變率。11.4 試驗環(huán)境將試件調(diào)節(jié)到期望的濕度，如果可能，在與狀態(tài)調(diào)節(jié)的液體暴露水平相同的情況下進行試驗。然而，有許多實例，如對一個潮濕的試件進行升溫試驗，將其放置在普通試驗機環(huán)境箱中是不切實際的。這種情況下，就可能需要對力學試驗環(huán)境進行改進，例如，在無液體暴露控制下進行升溫試驗，

46、但從調(diào)節(jié)箱內(nèi)取出到試件破壞要有一個規(guī)定的時間限制。應記錄對試驗環(huán)境的任何改進。11.4.1 如果試驗環(huán)境與狀態(tài)調(diào)節(jié)環(huán)境不同，則應在要求的狀態(tài)調(diào)節(jié)環(huán)境中存貯試件，直到試驗開始。11.5 夾具安裝注9本試驗是在帶有一個固定橫梁和一個可移動橫梁的試驗機上施加壓縮載荷。如果使用立式試驗機可以很容易地滿足以下的假設，則不要求使用萬能試驗機?？梢苿訖M梁相對于固定橫梁的位置足夠長，能產(chǎn)生壓縮載荷，或者與載荷傳感器連接的橫梁并不重要。本試驗方法的夾具分為兩部分，每一部分分別與試驗機的一個橫梁連接。為了便于描述，放置于立式試驗機上時，將帶有底座和軸承桿的部分稱為下夾塊，并假設與下橫梁相連；而將帶有軸承套的部分稱

47、為上夾塊，并假設與上橫梁相連。11.5.1 檢查夾具檢查夾具的夾鉗/夾塊的記號或線性軸承與軸承桿之間的松緊度。對夾具的任何缺陷進行修正。11.5.2 上夾塊與上橫梁的連接試驗夾具圖紙中顯示的適配器是可選擇的，并且與試驗機有關。許多試驗機最適合使用一個螺桿，以將上夾具的夾塊與連接到上橫梁的帶內(nèi)螺紋的平臺進行連接。安裝前螺桿上的兩個螺母可以作為鎖緊螺母，一個用于夾具的可移動夾塊，另一個用于平臺。擰緊鎖緊螺母，以對螺桿施加預載，并使連接牢固。11.5.3 上夾塊與下夾塊裝配將夾具底座放置于夾具上夾塊的一個表面，并與載荷作用線垂直。一共試驗機的橫梁，使夾具底座的軸承桿滑入到上夾塊的軸承中。11.5.4

48、 夾塊對中移動夾具底座，直到夾具上、下夾塊的外壁平齊。注10 一種方法是采用一個小于試件的名義尺寸的平坦的對中平板，并且通過兩個螺桿（通過平板中的孔）與夾塊中對應的內(nèi)螺紋孔配合，其中一個位于固定夾頭，另一個位于可移動的夾頭。安裝并擰緊對中平板，使得左（下）夾塊與右（上）夾塊對中，并使夾塊外壁平齊。11.5.5 下夾塊與下橫梁的連接夾塊對中后，將夾具底座與試驗機的下橫梁連接，以防止由于試件破壞或操作的晃動而引起的不對中。移去對中平板，即可以開始試件的安裝。11.6 試件的安裝與傳感器的連接11.6.1 應變片連接將試件的應變片與數(shù)據(jù)采集電路連接，并進行必要的標定。注11盡管沒有要求，還是強烈希望

49、在試件安裝過程中觀測應變片的響應，以有助于使試件不希望有的預載荷最小化。11.6.2 載荷調(diào)零較核載荷單元的標定并將載荷顯示值調(diào)零。在試件安裝過程應能觀測到載荷值，以使試件不希望有的預載荷最小化。11.6.3 松開夾鉗將每一個夾塊的夾鉗松開，使其足以允許試件的寬度自由地插入到夾塊中。調(diào)節(jié)可移動橫梁的位置，直到夾塊近似地垂直排列成一直線，并將對中工具放置于下夾具夾塊的凹槽中。11.6.4 插入試件將試件自由地放入兩個夾塊中，并調(diào)節(jié)應變片的導線。壓緊試件的背面一側，使其緊靠夾具的后壁或墊片。垂直移動試件的對中工具，直到進入缺口中，使試件的v形缺口與夾具對中，如圖10所示。注12如果試件的背面一側有

50、應變片，則在試件安裝前，應將該應變片的導線引入到試件的另一側，將下夾塊的夾鉗移動到左側，直到夾塊之間的間隙完全消除。將導線穿過張開位置，然后將夾鉗移回到右側，以提供用于試件安裝的空隙。11.6.5 擰緊夾具左側部分試件對中后，輕微擰緊左側的夾鉗（下夾塊上）以固定試件。夾鉗不能過度擰緊，過度擰緊將導致不希望有的預載荷，并可能導致材料損傷。試件與上夾塊之間應保留一定的間隙，并且試驗機應沒有載荷顯示。如果沒有間隙，或者試件承受了載荷，則應調(diào)節(jié)橫梁或上夾塊的夾鉗，或兩者同時調(diào)節(jié)，直到出現(xiàn)間隙或載荷回零。重新檢查試件在下夾塊中的位置。如果需要，重復以上的步驟。11.6.6 擰緊夾具右側部分移動試驗機橫梁

51、，直到上夾塊的上表面正好與試件右側的上表面接觸，此時不需要加載。將應變記錄儀調(diào)零。輕微擰緊右側上夾鉗，以夾持試件的右側。夾鉗不能過度擰緊，過度擰緊將導致不希望有的預載荷，并可能導致材料損傷。預載應最小化，然而，在實際使用時，一個小的預載（4080n1020lbf可能是不可避免的。11.6.7 檢查位置試件應該位于夾具的中心，以使得載荷的作用線之間通過試樣缺口的中心。應輕微擰緊兩個夾鉗，使試件與左右兩側夾塊的上下表面接觸，并對遠離工作段的試件背面一側有輕微的支撐。全面檢查測量儀器，并可以對試件進行試驗。11.7 加載以給定的速率對試件加載直到破壞，并記錄數(shù)據(jù)。11.8 數(shù)據(jù)記錄連續(xù)或定期記錄載荷

52、-應變和載荷-橫梁位移數(shù)據(jù)。如果載荷-應變或載荷-橫梁位移曲線出現(xiàn)不連續(xù)，或者觀測到首層破壞，則記錄該點的載荷、應變及損傷模式。如果試件破壞，則記錄破壞前的最大載荷以及破壞瞬間或盡可能接近破壞瞬間的應變。如果達到5%應變?nèi)晕窗l(fā)生破壞，則刪去5%以后的數(shù)據(jù)。第6節(jié)給出了關于破壞載荷解釋的指南。注13記錄能解釋試驗的異常和夾持或試件打滑問題的有價值的其他數(shù)據(jù)，包括載荷-夾頭位移數(shù)據(jù)和載荷-時間數(shù)據(jù)。11.8.1 破壞模式記錄試件的破壞模式和破壞部位。如果可能，選擇如圖11所示的v形缺口剪切試驗破壞模式的標準表述方式。圖10 試件在夾具中的安裝位置圖11 v形缺口梁剪切試驗的常見破壞模式12 計算1

53、2.1 剪應力/極限強度用式(2)計算極限強度，結果保留三位有效數(shù)字。如果要計算剪切模量，則用式(3)確定所要求的每一個數(shù)據(jù)點的剪應力。(2)(3)式中：fu=極限強度，mpapsi；pu=極限載荷與剪應變等于5%處載荷的較低值，nlbf；ti=第i個數(shù)據(jù)點的剪應力，mpapsi；=第i個數(shù)據(jù)點的載荷，nlbf；a=從11.2.3得到的截面積，mm2in2。12.2 剪應變/極限應變?nèi)绻嬎慵羟心Ａ炕驑O限應變，則用式(4)通過所要求的每一個數(shù)據(jù)點處+45°和-45°的正應變來確定剪應變。用式(5)確定極限剪應變，結果保留三位有效數(shù)字。(4)(5)式中：=第i個數(shù)據(jù)點的剪應

54、變，me；=第i個數(shù)據(jù)點+45°正應變，me；=第i個數(shù)據(jù)點-45°正應變，me；=最大剪應變，me。12.3 剪切彈性模量注14為了將扭轉的潛在影響降低到最小，測量彈性模量時，推薦采用試件兩側應變讀數(shù)的平均值，如第6接的討論。12.3.1 弦向剪切彈性模量在1500-2500me范圍內(nèi)選取一個較低的應變作為起始點，使剪應變增加4000±200me，在該區(qū)間內(nèi)用式(5)計算弦向剪切彈性模量。如果在確定的應變范圍的端點（常常以數(shù)字數(shù)據(jù)形式出現(xiàn)）的數(shù)據(jù)無效，則使用與其最接近的有效數(shù)據(jù)點的數(shù)據(jù)。弦向剪切彈性模量結果保留三位有效數(shù)字，給出計算中使用的應變范圍。弦向剪切模量

55、的圖例如圖12所示。12.3.1.1 (6)式中：=弦向彈性剪切模量，gpapsi；=兩個應變點之間的剪應力差值，mpapsi；=兩個應變點之間的剪應變差值(一般為0.004)。12.3.2 彈性剪切模量(其他定義)可以計算和記錄使用者自行定義的其他彈性模量。如果得到并記錄了這樣的數(shù)據(jù)，應給出其定義、所用的剪應變范圍和試驗結果，結果保留三位有效數(shù)字。試驗方法e 111提供了用于確定彈性模量的其他指導。注15其他模量定義的一個例子為：對本質(zhì)上表現(xiàn)出雙線性應力應變特性的材料的次弦向彈性模量。12.4 偏移剪切強度需要時，可以從剪應力-剪應變曲線中確定偏移剪切強度。將彈性剪切弦向模量線從原點平移到一

56、個指定的應變值，并且延伸該條線直到與應力-應變曲線相交。確定并記錄對應于交點的剪應力值，與偏移應變值一起作為偏移剪切強度，如：mpa (7)偏移剪切強度的圖例如圖12所示。注16如果沒有一個更為合適的值，推薦的偏移應變值為0.2%。圖12 模量和偏移強度的確定圖解12.5 統(tǒng)計對于每一組試驗，計算每一種測量性能的平均值、標準差和離散系數(shù)（以百分比表示）：(8)(9)(10)式中：=樣本平均值sn-1=樣本標準差cv=樣本離散系數(shù)，%n=試件數(shù)量xi=測量或導出的性能值13 報告13.1 報告應最大程度地給出下列信息或含有這些信息的參考文獻（對超出一個給定試驗室范圍的事項，如關于材料細節(jié)或壁板加工參數(shù)，委托方有責任給出有關報告。）：13.1.1 本試驗方法的修訂版本級別或發(fā)布日期。13.1.2 試驗時間與地點。13.1.3 試驗人員姓名。13