航空材料力学性能检测标准试验方法

目前常用的能够实现复合材料层合板面内剪切强度测试的国内外标准试验方法有：GB/T 3355—2014《聚合物基复合材料纵横剪切试验方法》、ASTM D 3518—2013《通过±45°层合板的拉伸试验测定聚合物基复合材料面内剪切性能的标准试验方法》（Standard Test Method for In-Plane Shear Response of Polymer Matrix Composite Materials by Tensile Test of a ±45° Lami-nate）、ASTM D 5379—2012《用V型槽梁方法测定复合材料剪切性能标准试验方法》（Stand-ard Test Method for Shear Properties of Composite Materials by the V-Notched Beam Method）。

以上三种试验方法中，GB/T 3355—2014和ASTM D3518—2013均采用±45°铺层层合板拉伸的方法（图10-13），因其简单易行而得到广泛的使用。ASTM D 5379—2012是复合材料层合板剪切性能试验方法，可以给出不同方向的剪切性能。其中的剪切强度τ₁₂值（见图10-14）与前两种方法得到的面内剪切强度的物理意义一致，但因试验方法不同，两者所测得的结果不可比。

图10-13 面内剪切试样纤维方向和加载示意图(www.xing528.com)

图10-14 V形槽τ₁₂剪切试样示意图

尽管ASTM D5379—2012可以给出相对精确的面内剪切性能值，但是复杂的工装夹具、繁杂的试样安装过程和试样V形槽的加工难度都极大地限制了它的应用。GB/T 3355—2014虽然简单，但是面内剪切强度定义为最大载荷对应的切应力，通常情况下最大载荷就是破坏载荷。破坏时试样纤维方向已经发生了很大的变化，不再是面内剪切状态，因此由此方法得到的面内剪切强度偏大，对应的面内剪切极限应变也偏大。而复合材料结构设计所考虑的刚度变形远远低于由国家标准获得的面内剪切极限应变，所以近年来工程项目中已经不再使用GB/T 3355—2005测试复合材料的面内剪切性能，而改用ASTM D3518。下面以ASTM D3518—2013为例，重点介绍试验方法的主要技术内容。