当材料或制品受到作用力,使材料内部相邻层面或两制品结合面之间发生相对滑移时,则称此力为剪切力。引发剪切作用的形式很多,如拉伸剪切、压缩剪切、冲裁剪切,扭曲剪切、滑动摩擦剪切等都能产生剪切作用,一般情况下,塑料能承受的剪切强度比拉伸强度、弯曲强度等力学强度低。所以剪切力学性能指标是板材、复合层压板、粘接、焊接等制品的重要性能指标。
剪切试验的方法很多,以适用于不同材料试验,如单面和双面压缩剪切适用于试验层压板、取向材料;短梁剪切(冲压式)用于纤维材料、层压材料;纯剪切试验用于POM、PC、PMMA、PA等均质材料和层压材料。此外,按受力形式还可分为单面拉伸、单面压缩、平行剪切、垂直剪切、搭接剪切等。采用不同方法,测试结果也不同。
1.剪切性能指标
(1)切应力 切应力是指试验过程中任一时刻施加于试样的剪切负载除以剪切面积的值,常用符号τ表示,单位为MPa。
(2)剪切强度 剪切强度是指在剪切应力作用下,材料承受的最大切应力,单位为MPa。在不同的剪切试验方法中有不同的强度计算方法。
材料的剪切强度比拉伸强度低,通常为拉伸强度的1/2。
(3)剪切屈服强度 在剪切应力-应变曲线上,当负载不变而变形增大时,第一个点的剪切应力即为剪切屈服强度,单位为MPa。
(4)破坏剪切强度 在剪切应力作用下试样破坏时的切应力即为破坏剪切强度,单位为MPa。
(5)变形率 变形率是指在穿孔式剪切试验时,穿孔器压入试样的深度与试样厚度之比,用百分数表示。
(6)定变形率剪切强度 在剪切应力-应变曲线与指定变形率处的切应力为定变形率剪切强度,单位为MPa。
(7)剪切应力-应变曲线 如图5-8所示,其中的曲线为穿孔剪切法进行的纯双面剪切试验曲线,试样受的剪切力矩小,受力平衡,无翻转现象,是目前国内外常用的测试方法。
图5-8 剪切应力-应变曲线(纯剪切)(www.xing528.com)
图5-9 剪切单元变形位移
(8)剪切模量 图5-9所示为一剪切单元,受剪切力F作用时,面积为A的剪切表面发生剪切位移量为S,此时的切应力τ、应变γ值、剪切模量G的计算式为
τ=F/A
γ=S/D
G=τ/γ
2.几种常用剪切试验方法
几种常用剪切试验方法见表5-2。
表5-2 几种常用剪切试验方法
(续)
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