[实用新型]复合材料面内剪切试验装置

说明书

本实用新型涉及复合材料技术领域，提供了一种复合材料面内剪切试验装置，包括相对设置的第一压块和第二压块；第一压块上具有第一内侧面；第二压块上具有第二内侧面；第一内侧面的下段具有延伸至第二压块下方的第一凸块；第二内侧面的上段具有延伸至第一压块上方的第二凸块；第一压块的顶部竖向设置有至少一个第一滑轨；第二凸块与第一滑轨上下滑动配合；第一内侧面上沿第一方向设置有第一定位凹槽；第二内侧面上沿第一方向设置有第二定位凹槽；第一方向垂直于第一滑轨的轴向。本实用新型的复合材料面内剪切试验装置，结构简单，稳定性高，能对试样端部施加载荷，通过压缩方式实现复合材料面内剪切性能的测试，提高了该装置的通用性。

技术领域

本实用新型涉及复合材料技术领域，尤其是一种复合材料面内剪切试验装置。

背景技术

面内剪切性能是复合材料力学性能的重要指标之一。由于工程设计和材料科学研究的需要，面内剪切性能指标已经成为研究复合材料力学和表征材料力学性能所必不可少的参数。正确地确定复合材料的面内剪切性能对材料的选择、评价以及研究材料的改性规律都具有十分重要的意义。

目前，复合材料面内剪切性能的测试方法主要有：扭转法、偏轴拉伸法和剪切法。

扭转法沿用了金属材料剪切性能试验方法原理，最常用的扭转法为薄壁圆筒扭转法、其测试原理为在薄壁圆筒两端施加扭矩，薄壁圆筒中产生纯剪切应力场来对材料的力学响应进行测试。但是采用薄壁圆筒扭转法时，夹在试样两端的扭矩会引起剪切应力，局部有非均匀剪切应力，致使主要破坏发生在试样的端部，而不是试样主要测量的中间部位，导致试验结果偏差比较大，而且要将材料支承圆筒形状，工艺复杂。

偏轴拉伸法使用最多的是±45°偏轴拉伸法，±45°偏轴拉伸试验试样采用±45°均衡对称铺层的层压板以消除拉-剪耦合效应。±45°偏轴拉伸法具有试样制备简单、加载简单、重复性好等优点。但在加载试验中的材料不处于纯面内剪切状态，因为在整个试验中存在面内正应力分量，且在接近自由边界面处存在着复杂的应力场，而且被测试的试件要求具有沿着±45°的对称性。平纹织物可采用偏轴拉伸，而对于非对称铺层，非平纹织物的其它大单胞织物结构，一般采用剪切法来测定。

剪切法的原理是利用一对不共线的共面载荷对薄板试件实现剪切加载。一般常采用的有轨道剪切法、Iosipescu剪切法、V形开口轨道剪切法。

美国标准ASTM D4255规定了轨道剪切法的试验方法，该方法通过双轨或三轨夹具对试样的边缘施加剪切载荷以测定其面内剪切性能，主要缺点是应力状态非均匀，试样易发生滑移，导致试样孔和螺栓挤压提前破坏。

美国标准ASTM D5379规定了Iosipescu剪切法，该方法通过专用夹具对带有双V形槽层压板薄板试样槽口左右两边施加一对大小相等、方向相反的集中载荷，实现在薄板试件工作区(双V形槽中间部分)形成均匀的面内剪切应力场。该方法主要缺点是工作区较小，对于一些由粗纤维和大间距纤维构成的层合板不太适合。

美国标准ASTM D7078规定了V形开口轨道剪切试验方法，该方法采用两对加载轨将V形开口试样两边夹持住，当施加拉力时，轨道通过试样表面将剪切载荷传递给试样。该方法主要缺点是加载设备和配套夹具复杂，试样端部未加载载荷，对于面内加载时需要提供很大的挤压力转化为加载的面内剪力，试验成本较高。

上述三种剪切测试方法有各自的优缺点，因此对于测试复合材料的剪切性能，尤其是具有非对称大尺度单胞结构的编织复合材料，例如双轴向或三轴向纤维织物增强环氧树脂、不饱和聚酯树脂，聚氨酯树脂丙烯酸树脂等，本领域技术人员希望能够找到一种更加简单有效的试验方法。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是：提供一种结构简单的复合材料面内剪切试验装置。