ASTM D3410是測定高模量纖維增強(qiáng)聚合物基復(fù)合材料平面內(nèi)壓縮性能的一項測試標(biāo)準(zhǔn)。該試驗方法旨在測試產(chǎn)生CFRP(碳纖維增強(qiáng)聚合物)的壓縮性能數(shù)據(jù),主要用于航空航天行業(yè)的材料規(guī)范、研發(fā)、質(zhì)量保證以及結(jié)構(gòu)設(shè)計和分析。
當(dāng)需要高強(qiáng)度重量比(高比強(qiáng)度)和剛度時,例如在建造飛機(jī)、船舶和汽車以及土木工程中,碳纖維增強(qiáng)聚合物是首選材料。CFRP還被越來越多的消費者和技術(shù)應(yīng)用所使用如體育設(shè)備。
壓縮力是通過剪切加載引入的,加載夾具內(nèi)有楔形夾持面。在該試驗期間獲得的重要結(jié)果包括極限抗壓強(qiáng)度、壓縮和極限壓縮應(yīng)變、壓縮弦彈性模量、壓縮泊松比(弦模量)以及過渡應(yīng)變等。
關(guān)于ASTM D3410標(biāo)準(zhǔn)
ASTM D3410標(biāo)準(zhǔn)全稱為“Standard Test Method for Compressive Properties of Polymer Matrix Composite Materials with Unsupported Gage Section by Shear Loading”(剪切荷載法測定無支撐標(biāo)準(zhǔn)截面的聚合物基復(fù)合材料壓縮性能的標(biāo)準(zhǔn)試驗方法)。
標(biāo)準(zhǔn)中測試對象復(fù)合材料形式僅限于連續(xù)纖維或非連續(xù)纖維增強(qiáng)復(fù)合材料,其彈性特性相對于試驗方向具有正交各向異性。該試驗方法通過楔形夾持界面處的剪切將壓縮力引入試樣。這種類型的力傳遞不同于試驗方法D695中的程序,其中壓縮力通過端部荷載傳遞到試樣中,試驗方法D6641/D6641M中壓縮力通過組合剪切和端部荷載傳遞,以及試驗方法D5467/D5467M,其中通過使具有薄蒙皮的蜂窩芯夾層梁經(jīng)受四點彎曲來傳遞壓縮力。
該試驗方法適用于由單向膠帶、濕絲束鋪放、紡織品(例如織物)、短纖維或類似產(chǎn)品形式制成的復(fù)合材料。某些產(chǎn)品形式可能需要偏離試驗方法。
測試主要工具
ASTM D3410測試需要一個S4690A IITRI壓縮夾具,該夾具放置在兩個壓板之間,其中頂部為球形壓板,底部為剛性壓板。
聚合物基復(fù)合材料壓縮性能測試標(biāo)準(zhǔn)ASTM D3410的內(nèi)容及測試
通過試驗夾具的楔形作用,壓縮力通過剪切試樣而產(chǎn)生(這與ASTM D695中的端部載荷有所不同)。
測試軟件系統(tǒng)
該測試最好在高強(qiáng)度通用測試系統(tǒng)上進(jìn)行,如Instron的5980系列以及AlignPRO夾具。
聚合物基復(fù)合材料壓縮性能測試標(biāo)準(zhǔn)ASTM D3410的內(nèi)容及測試
雖然250 kN的容量系統(tǒng)通常足以用于復(fù)合材料,但對于進(jìn)行各種高強(qiáng)度試驗的實驗室而言,更高容量的系統(tǒng)可能是首選。
測試內(nèi)容與技巧
壓縮模量,尤其是極限壓縮應(yīng)力,對不良的材料制造過程、試樣加工不當(dāng)引起的損壞以及缺乏對纖維排列的控制非常敏感。
ASTM D3410得出的數(shù)據(jù)對試樣的平整面度和平行度敏感,因此應(yīng)注意確保滿足試樣公差要求。這通常需要在將它們粘合到樣品后對標(biāo)簽表面進(jìn)行精密研磨。
楔形夾具組件配合面的表面光潔度會對試驗結(jié)果產(chǎn)生顯著影響。由于這些表面會發(fā)生滑動接觸,因此必須對其進(jìn)行拋光、潤滑,使其無劃痕。
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