1.试验原理
对复合材料试样施加交变的拉伸应力,施加频率大小以材料不发生明显发热为原则,直至试样不能承受拉伸交变载荷发生破坏为止,期间记录力值、循环次数、位移、时间、失效模式等信息,通过统计分析等方法获得复合材料的拉伸疲劳特性。
2.试样
试样分为直条形和哑铃形两种,也可采用非标准试样。直条形和哑铃形试样的形状和尺寸如图15-3和图15-4所示。试验机对试样施加疲劳载荷时,试样工作段应承受均匀的拉伸应力,且尽可能减少失效发生在夹持部位的情况。需要注意的是,不同类型试样获得的复合材料疲劳试验结果是不可比的。试样数量应至少保证每级应力水平下不少于5件。
3.试验设备和夹具
试验机的静载荷示值误差不超过±1%,动载荷示值误差不超过±3%。复合材料拉伸疲劳试验夹具最好采用液压伺服夹具,以保证良好的试样对中和夹持力。
4.试验程序
(1)试样状态调节和尺寸测量
1)按照GB/T 16779—2008的规定进行试样状态调节。
2)测量试样尺寸。
图15-3 复合材料直条形拉伸疲劳试样及尺寸
图15-4 复合材料哑铃形拉伸疲劳试样及尺寸
(2)装夹试样 将试样安装于试验机夹具内,使试样与加载线对中。(www.xing528.com)
(3)选择和设置试验参数
1)根据已有试验数据或实测拉伸强度,估算疲劳加载应力水平。
2)试验采用应力控制。在试验机上设定应力幅值、平均应力、应力比、频率等疲劳试验参数,试验频率推荐采用10Hz,或者以温度升高不超过稳定加载时试样表面温度5℃为原则,为了防止温度升高可以采用风扇吹风降温。
(4)疲劳试验
1)按照试验条件对试样施加交变拉伸载荷,开始疲劳试验,试样以拉伸断裂为失效判据。
2)至少进行3~4级应力水平的成组法疲劳试验。
3)至少进行5~6对应力对子的升降法疲劳试验(10~12件试样),直至升降图闭合。
(5)数据分析处理
1)完成成组法试验和升降法试验后,进行数据统计处理。统计处理方法参考HB/Z 112—1986。
2)根据升降法结果计算条件疲劳极限,再结合成组法试验结果绘制疲劳S-N曲线。玻璃布复合材料拉伸疲劳S-N曲线如图15-5所示。
图15-5 玻璃布复合材料拉伸疲劳S-N曲线
(S—应力幅或动应力,兆帕;N—循环次数,兆周)
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