[发明专利]一种复合材料层合板层间拉伸强度的测量方法

说明书

本发明公开了一种复合材料层合板层间拉伸强度的测量方法，将待测铺层裁剪为面积较小的方板，使其截面积沿厚度方向保持不变以免加工时对其力学性能造成影响。引入辅助层合板，将其中部制作成截面积由外到内递减的形状，最里端的截面与待测铺层形状完全贴合，从而使得试样中部的应力高于外端的应力，这便可降低拉伸过程中胶结处比试样先破坏的可能。于是，就可以更准确的测得层合板的层间拉伸强度。同时将辅助层合板按照准各向同性铺设可以减小制造过程中产生的载荷给试样带来的不利影响。因此，本发明测量方法在工艺性相近的条件下具有较高的测量准确性。

技术领域

本发明属于复合材料力学性能实验技术领域，是一种复合材料层合板层间拉伸强度的测量方法。

背景技术

层合板复合材料的层间应力包括层间拉伸和剪切，层间应力的存在会使复合材料板在板边缘或孔周围附近产生脱层，从而大大降低板的强度。对于航空领域常用的碳纤维树脂基复合材料，层间拉伸强度一般比纵向强度小得多，直接影响层合板的强度和寿命。所以层间拉伸强度是控制层合板结构设计中的重要因素。

要测量层间正应力以获得层间拉伸强度，现有的技术是做直接拉伸实验，将较厚的层合复合材料试件两端粘贴金属拉柄3然后加载。但是粘接的胶层厚度较难控制，太厚时，会因体积收缩造成内应力增加；太薄时，粘接表面容易缺胶。胶结剂的强度往往很低，要使金属拉柄3与试件粘结部位的强度高于复材基体的强度相当困难。很难保证拉伸断裂的截面正好在试件内部而不是试件与金属拉柄3之间的胶接部位。所以这种实验方法无法实现层间正应力的准确测量。

GB/T 4944-2005提出了一种当层合板的层间拉伸强度高于粘结强度时的测量方法，该方法改用细腰形的试样以使试件中部的应力高于上下端。不过，铣削等机械加工对复材会造成损伤甚至破坏。同时，沿厚度方向面积如果急剧变化，便很容易在出料加工过程中出现损伤或者分层等缺陷。所以应减小层合板平面面积的变化梯度，而这便要求试件做得很厚，这又会增加加工难度，同时也容易出现加载方向偏离轴线和成型缺陷增多等问题，仍然很难准确测得层间正应力。

所以，有必要设计一种加工较为容易的可更准确测量层间正应力的方法。

发明内容

本发明为解决此问题，提出了一种复合材料层合板层间拉伸强度的测量方法，可实现复合材料层合板层间正应力σ_z的准确测量。

本发明复合材料层合板层间拉伸强度的测量方法为：

将待测层合板置于两侧辅助层合板内侧之间，三者共固化为一体。两侧辅助层合板外侧安装拉柄，用于拉压试验机夹持。

其中辅助层的铺层角可以任意设置，从而可以测得不同铺层角下待测层合板的σ_z。辅助层合板由外至内截面积沿辅助层合板厚度方向递减，以使得应力向内增加。同时辅助层合板采用，准各向同性铺设以提高强度，以防止试样在远离待测铺层的部位断裂，以及保护待测铺层的性能不受影响。

最后采用合适的夹具，通过拉压试验机夹住试样两侧的拉柄进行加载来进行拉伸实验，这样在加载后可以使试样在待测铺层中间或附近破坏。

本发明的优点在于：

1、本发明复合材料层合板层间拉伸强度的测量方法，可在保证待测层合板性能基本不受影响的基础上，通过增加截面积逐渐变化的辅助各向同性板，使待测铺层中的σ_z高于金属拉柄3与试样间胶结的应力，从而有效避免断裂发生在胶结处造成的应力测量失效问题。

2、本发明复合材料层合板层间拉伸强度的测量方法，相较于将试样全部按照待测铺层的顺序做成很厚的细腰型的方法，对制造工艺的要求明显降低。

附图说明

图1为本发明复合材料层合板层间拉伸强度的测量方法示意图；

图2为本发明复合材料层合板层间拉伸强度的测量方法中辅助层合板与待测层合板结构及接合方式示意图；