压缩测试夹具

压缩试验方法可按引入试样的载荷方法分类:侧向载荷、末端载荷或综合载荷。对于复合材料,通常使用这三类中的每一类的标准化测试方法。还显示了用于复合材料、夹层复合材料和其他材料的压缩试验的其他试验方法和附件。

 

专门类型的压缩试验也通常被用来确定复合材料的缺口敏感性和损伤容限。这些特殊类型的压缩试验的测试夹具也包括在内。

标准装置

怀俄明组合载荷压缩试验夹具是首选的压缩试验方法。使用端部和剪切载荷,中等强度的材料可以在不打板的情况下进行测试,只需做最少的试样准备。相对紧凑的设计使得在非环境下的测试更加容易。

虽然不是ASTM标准,但这种末端加载测试方法在复合材料界被广泛使用。抗压强度和模量也可以测试,但需要单独测试。在测试强度时,需要给试样贴上标签,以避免端部压坏。

IITRI 固定装置通过剪切加载测试片状直边试样。最大厚度为 0.6 英寸(15 毫米)和 1.5 英寸(38 毫米)的试样可进行强度、模量和泊松比测试。不过,该夹具非常坚固,可容纳重达 95 磅/43 千克的加载块。

与 IITRI 的标准夹具类似,改进后的夹具设计用于测试片状直边试样。改进后的夹具重量仅为 23 磅/10 千克,但宽度却减至 0.5 英寸(13 毫米)(压缩试样的标准宽度)。

作为1975-2003年的ASTM标准,塞拉尼斯方法需要一个精确厚度的片状试样,通过分裂的锥形夹子进行剪切加载。该夹具的重量相当轻,但需要大量的试样准备,如果不特别小心地测试,容易出现不稳定的结果。

这种改进的设计使用锥形圆筒楔形夹子对有缺口的试样进行剪切载荷,允许有一定范围的允许试样厚度。直线轴承中的对准杆被用来减少摩擦和增加对准。

德国DIN 65 380改良型塞拉尼斯使用锥形的平楔形握把,而不是分裂的锥形握把。与怀俄明改良型塞拉尼斯不同,德国DIN保留了原始设计中的外部对准套,在测试过程中可能会被绑定。

ASTM标准D695建议使用副压来测试无支撑的圆柱形试样。副压也可用于确保单独的测试夹具的轴向负载。

怀俄明州测试夹具公司备有由 440c 热处理钢制成的固定式和球形座压板。压盘直径通常为 6 英寸(152 毫米),但也可提供任何直径的压盘。

夹层板在两端被轻轻地夹在测试夹具中,并受到平行于面板平面的压缩力。顾名思义,力主要是在面片的两端引入的。

槽口测试夹具

 

缺口测试是指在拉伸或压缩载荷下,对有小圆孔的复合材料层压板进行单轴测试。 与金属相比,由孔引起的应力集中和强度降低是非常难以预测的,即使使用目前最先进的有限元分析(FEA)方法。因此,缺口测试继续被用来实验确定这些强度的降低。

这种方法最早由波音公司开发,目前已成为最流行的开孔测试方法。一个长 12 英寸、宽 1.5 英寸的试样中间有一个直径为 0.25 英寸的孔。剪切和端面加载施加压缩力。

诺尔索普开孔压缩试验方法虽然不如波音试验方法流行,但它使用的试样要小得多,因此可以节省材料。 0.25 英寸的孔是这两种测试的标准孔。

压缩后冲击测试夹具

 

长期以来,在处理脆性复合材料时,不受控制的缺陷造成的损害一直是一个令人担忧的问题。三个不同的小组(波音公司、空中客车公司和美国国家航空航天局)开发了测试方法来量化这种损伤,包括一个特定的冲击事件,然后是面内压缩载荷到失效。

波音 CAI 方法使用(通常)长 6 英寸、宽 4 英寸、厚约 0.2 英寸的准各向同性层压板。落锤式冲击装置对层压板进行局部破坏,然后对其进行压缩破坏试验。在测试过程中,试样的所有四个边缘都由夹具简单支撑。

空中客车公司的CAI测试方法与波音公司的类似,但以S.I单位定义。此外,空客公司的夹具包括螺丝钉,用于强行将支撑板推到测试试样上。然而,有效的试样边界条件仍然是 "简单支撑",与波音的夹具相同。

与波音或空中客车夹具相比,NASA CAI夹具使用的方法要少得多,但其最小试样尺寸为长10英寸、宽7英寸。撞击后,宽度被修剪为 5 英寸。这种较大的试样要求促使波音公司开发了 CAI 方法。

虽然没有广泛使用,但其他测试夹具,如洛克希德-马丁公司F-22项目测试方法中定义的那些,可以以不明显高于更广泛使用的夹具的成本提供。