夾層結(jié)構(gòu)或芯子剪切性能試驗方法

1主題內(nèi)容與適用范圍本標準規(guī)定了夾層結(jié)構(gòu)或芯子剪切強度、比例極限和芯子的剪切彈性模量的測定方法。本標準適用于測定夾層結(jié)構(gòu)或芯子的剪切強度、比例極限和芯子的剪切彈性模量。注:本層結(jié)構(gòu)由面板(蒙皮)與輕質(zhì)芯材組成,芯材形式通常有蜂窩、波紋和泡沫。面板與芯材的材料為金屬或非金屬。 2引用標準 GB 1446纖維增強塑料性能試驗方法總則 3試樣 3.1試樣形狀及尺寸見圖1,厚度h與夾層結(jié)構(gòu)制品的厚度相同,長度l大于或等于厚度的12倍。去掉圖1中的面板即為芯子試樣。 3.1.1對于硬質(zhì)泡沫塑料、輕木等連續(xù)芯子,試樣寬度b為60mm。 3.1.2對于蜂窩、波紋等格子型芯子,試樣寬度為60mm或至少包含4個完整格子。 3.1.3當夾層結(jié)構(gòu)制品厚度未定時,試樣厚度取12mm,面板厚度tf小于1 mm,長度取150mm。 3.2對于各向異性的芯子,試樣分縱向和橫向兩種。 3.3試樣數(shù)量按GB 1446第2章規(guī)定。 4試驗條件 4.1試驗環(huán)境條件按GB 1446第3章規(guī)定。 4.2試驗設(shè)備按GB 1446第5章規(guī)定。 4.3剪切試驗分拉剪和壓剪兩種。拉剪試驗裝置示意圖見圖2,壓剪試驗裝置示意圖見圖3。 4.3.1加載金屬板的厚度可根據(jù)夾層結(jié)構(gòu)的強度而改變,一般建議厚度取15mm。 4.3.2拉剪時,加載金屬板長度比試樣長50mm。通過帶萬向節(jié)的拉伸夾具對加載金屬板施加拉伸載荷,使載荷作用線不超過并盡量接近試樣的對角線。 4.3.3壓剪時,加載金屬板比試樣長25mm,加載的一端加工成45°的角,并與有槽的墊塊接觸,如圖3所示,使載荷作用線不超過并盡量接近試樣的對角線。 4.3.4在加載金屬板上預(yù)先鉆好螺釘孔,以便裝置變形計和附件,盡量使變形的固定位置與附件的固定位置在同一水平面上。 4.4加載速度為0.5～1 mm/min。 5試驗步驟 5.1試樣制備按GB 1446第1章規(guī)定。 5.2試樣外觀檢查按GB 1446第2章規(guī)定。 5.3試樣狀態(tài)調(diào)節(jié)按GB 1446第3章規(guī)定。 5.4將合格試樣編號。測量試樣任意三處的長度、寬度和厚度,取算術(shù)平均值。面板厚度取名義厚度或同一批試樣的平均厚度。測量精度按GB 1446第4章規(guī)定。 5.5制備試樣組合件時,除特殊要求外,將試樣和加載金屬板的膠接面打磨,用溶劑清洗,然后把試樣粘在兩加載金屬之間。注意試樣與加載金屬板的位置,使金屬板的不加載端比試樣長出約5 mm。膠接固化溫度應(yīng)為室溫或比夾層結(jié)構(gòu)膠接固化溫度至少低30℃。 5.6將變形計及附件裝在加載金屬板上,如圖2和圖3所示。 5.7將夾具和試樣組合件裝在試驗機上,調(diào)整試驗機載荷零點,然后夾緊下夾具,或?qū)杭羰┘映踺d,使載荷作用線盡量接近試樣的對角線。 5.8測定剪切強度時,按規(guī)定的加載速度,對試樣施加拉力或壓力,均勻連續(xù)加載直至試樣破壞,讀取破壞載荷,觀察并記錄破壞形式。 5.9測定剪切彈性模量時,施加初載(破壞載荷的5%),調(diào)整儀表,再加一定載荷(破壞載荷的15 %～20%),檢查儀表讀數(shù),若不對稱,調(diào)整夾具或球形支座,待試樣兩側(cè)儀表讀數(shù)基本一致后,卸至初載。然后以破壞載荷的5%為級差,按規(guī)定的加載速度,分級加載至破壞載荷的30%～50%,記錄各級載荷和相應(yīng)的變形值。若需整個載荷—變形資料,則測到破壞為止。如有自動記錄儀表,可以連續(xù)加載。注:若出現(xiàn)載荷示值下降或停頓現(xiàn)象,則以此時的載荷示值作為破壞載荷。 6計算 6.1繪制應(yīng)力—應(yīng)變曲線或載荷—變形曲線。 6.2剪切應(yīng)力按式(1)計算:τc=P/l.b…………………………(1)式中:τc—剪切應(yīng)力,MPa; P—試樣上的載荷,N; l—試樣長度,mm; b—試樣寬度,mm。當P為破壞載荷時,按式(1)計算的結(jié)果為剪切強度。當P為比例極限載荷時,按式(1)計算的結(jié)果為剪切比例極限。 6.3芯子剪切彈性模量計算如下:夾層結(jié)構(gòu)試樣,按式(2)計算: Gc=(h-2ft)×ΔP/l.b.Δh……………(2)式中:Gc—芯子剪切彈性模量,MPa; h—試樣厚度,mm; tf—面板厚度,mm;ΔP—載荷—變形曲線上直線段的載荷增量值,N; l、b—同式(1);Δh—對應(yīng)ΔP的剪切變形增量值,mm。芯子試樣按式(3)計算: Gc=hc.ΔP/l.b.Δhc……………(3)式中:Gc—同式(2); hc—試樣厚度,mm;ΔP—同式(2); l、b—同式(1);Δhc—對應(yīng)ΔP的芯子剪切變形增量值,mm。 7試驗結(jié)果按GB 1446第6章規(guī)定。 8試驗報告按GB 1446第7章規(guī)定。附加說明:本標準由全國纖維增強塑料標準化技術(shù)委員會提出并歸口。本標準由國家建材局上海玻璃鋼研究所、航空工業(yè)部北京航空材料研究所共同起草。本標準主要起草人周祝林、王彬如、楊云娣、顏鐵〓。