文档介绍:材料压缩试验
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变形特点
一般情况下, 曲线是非线性的. 然而,如玻璃、硼、碳纤维等刚性纤维增强的复合材料,沿纤维方向加载时,应力-应变图从加载开始到破坏前实际上都是线性的。有时,也能观察到同拉伸试验相同的断裂特性。
解释:
1)若破坏前出现断裂,则是由于部分增强纤维的失稳。
2)若在较小载荷下,从 曲线上出现断裂,则可能是试件本身及安装不正确或变形受到了约束。
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当垂直于纤维铺层方向加载时,呈现出非线性,其程度取决于聚合物基体的性能。
纤维与基体粘接不牢时,这时材料远没达到最大载荷,随着粘接界面的破坏而开始破坏。
对棱柱试件纵向加载时发现,支撑面的纵向和横向应变大大的超过了试件标距段的应变。这样其相应的应力可能超过了试件本身的横向强度而导致提早破坏。
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-由于强度的各向异性的敏感性,高强度的单性复合材料对应力集中特别敏感。如:对短试件而言,应变场不均匀,可造成拉伸、压缩弹性模量差别明显,这不是试件本身的原因,而是加工误差和尺寸选择不正确所致。
-在实际试验过程中,至少有一个支撑面相对与试验纵轴保持静止,因此,具有非对称性增强纤维叠层的试件不易进行压缩试验。
破坏模式-取决于材料:
①增强纤维方式;
②材料组分的力学性能
③试验的相对尺寸
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视基体的模量不同主要破坏模式有3
1)低模量( )
局部屈曲-制作中的变化因素。如:
纤维初始波纹度;分布不均等。
2)中模量( )
横向破裂-材料组分泊松比的差别;试样全场范围内不均匀;也有可能是局部破坏造成。此时的临界载荷要以发生局部破坏的材料的性能来确定。
3)高模量( )
压缩破坏(纤维受450角剪切)-而增强纤维无任何局部屈曲。
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[ ]T300增强复合材料端口形貌
[ ]层板压缩破坏表面呈现层裂
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[ ]2层板压缩破坏表面纤维断裂
侧向形貌,900层横向裂缝,层间组阻挡裂纹扩展
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[ ]层板受压分层纤维断裂及其留在基体中的烙印
[ ]T层板破坏表面
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[ ]碳布压缩破坏断口
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载荷垂直于增强纤维方向,复合材料常由于在同基体剪切强度相当的应力下失稳而破坏,此时试样破碎成棱柱块。
-实际试验过程中,可能是以上多种破坏模式的耦合,常是线性与非线性行为,层间应力、表面层开裂、总体失稳、端面破坏或垂直层片开裂等,因此必须仔细观察-分析-记录试件的破坏模式,未指明破坏模式的复合材料试验结果无可比性。
应变速率的影响
静强度受应变速率的影响较大;而压缩弹性模量和断裂伸长对应变速率不敏感;
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