波音公司的开孔压缩试验夹具(ASTM D6484)。
型号:WTF-OH (不锈钢)
图1:组装好的夹具,没有安装试样。
波音开孔压缩试验夹具是由波音公司开发的(参考文献1至4)。一般的测试方法也在SACMA推荐方法SRM 3R-94中描述(参考文献2)。 参考文献3和4中描述的波音公司最新版本的夹具已经被采纳为ASTM标准D6484(参考文献5)。
图2: 拆卸后的夹具,显示热喷涂的抓取表面
试样通常(但不一定)是准各向同性层压板,长 12 英寸,宽 1.5 英寸,厚约 0.1 英寸,中心有一个直径为 0.25 英寸的孔。 参考文献 6 中描述的 NASA 标准规定了一个更宽(5 英寸宽)的试样,但由于对被测材料的保守性较低,因此并不常用。 与波音配置相比,诺斯罗普开孔压缩测试夹具(参考文献 7)(怀俄明州测试夹具 WTF-NH 型)更受欢迎。 参考文献 8 对这些夹具进行了详细比较。其他讨论见参考文献 9。
波音开孔压缩试验试样在图1和图2所示的夹具中被剪切或末端压缩至失效,试样从夹具的一端延伸到另一端。该夹具沿两面连续支撑试样,在夹具两侧交错的V形接头处设计了足够的间隙(见图2中部分装配好的夹具),以便在试样的压缩载荷期间不会在这些接头处发生接触。夹具的每一侧都有导板,以保持组件的对齐。
安装好试样的装配夹具可由试验机中的液压夹具夹住两端(剪切加载),或在平板之间垂直对齐(端部加载)。 如图 3 所示,在波音公司的规范中,剪切加载是首选,但需要相对较大的液压夹具,即通常至少有 2 英寸宽,至少能打开 1.3 英寸。
图3 波音公司的开孔压缩试验夹具,用55kip的液压夹钳夹住
如果试样是端部加载的,可能需要在试样的两端提供一些额外的夹紧力,以尽量减少端部磨擦。 ASTM D6484(参考文献5)在2004年的修订中,在夹具的每一端增加了四个孔,用于夹持螺栓,如图4所示。 这些孔现在被纳入WTF-OH型夹具中。
图4.ASTM D6484-04 (2004)版本的夹具,每端有四个额外的螺栓孔,用于在端部负载的情况下机械地夹住试样。
如果夹具在平坦的压板之间被加载,应该提供某种类型的横向约束,以便夹具在被压缩加载时不会从压板之间滑出,作为一种安全预防措施。 如图5所示,将夹具的两端滑入连接在试验机上的浅盒状配件是怀俄明测试夹具公司提供的一种选择。
图5. 试样端部加载时使用的端部约束盒。
波音公司早期版本的开孔压缩试验夹具包括开孔,以清除粘结在试样表面的应变片,并为应变片的接线提供出口。该夹具如图6所示。 后来的波音公司规格和ASTM标准不包括这些切口,应变片没有被使用。
图 6.波音公司 BSS 7260 型开孔压缩测试夹具,为应变计、螺纹对准板和机器粗化夹持表面增加了切口。底部显示的是一个标准的 12 英寸 x 1.5 英寸宽的测试样本,中心孔直径为 0.25 英寸。
图 7:用于 6 x 17 英寸试样的定制波音开孔压缩试验夹具
图 8:左侧为定制的小波音开孔压缩试验夹具(用于 1.5 x 7.5 英寸试样),右侧为标准夹具。
其他信息的来源。
1) 波音规范支持标准BSS 7260,"高级复合材料压缩测试",波音公司,华盛顿州西雅图(最初于1982年2月发布,1988年12月修订)。
2) SACMA推荐方法SRM 3R-94,"定向纤维-树脂复合材料的开孔压缩性能",先进复合材料协会供应商,阿灵顿,弗吉尼亚,1994。
3) 波音公司文件号D888-10026,"先进复合材料的测试方法",波音公司,华盛顿州西雅图,1996年1月。
4) 波音公司文件编号D6-83079-71,"薄型复合材料薄片和层压板的抗压性能测试方法",波音公司,华盛顿州西雅图,2003年11月。
5) ASTM标准D6484/6484M-09(2009),"聚合物基复合材料层压板的开孔抗压强度",美国测试与材料协会,宾夕法尼亚州西康索霍肯(1999年首次发布)。
6) NASA参考出版物1092,"增韧树脂复合材料的标准测试",NASA-Langley研究中心,汉普顿,弗吉尼亚,修订版,1983年7月。
7) 诺斯罗普规范NAI-1504C,"开孔压缩试验方法",诺斯罗普公司,加利福尼亚霍桑,1988年5月。
8) S.L. Coguill和D.F. Adams, "通过实验评估比较开孔压缩夹具",第45届国际SAMPE研讨会和展览会论文集,2000年5月。
9)D.F.亚当斯,"开孔压缩测试"。 高性能复合材料谈到这个问题的时候,他说:"我想说的是,我们都有一个共同的目标,那就是把这个目标变成现实。