修改后的ASTM D695压缩测试夹具(波音BSS 7260)。

型号:WTF-BO (不锈钢)

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图 1: 修改后的 D695 压缩测试夹具

该夹具用于测试复合材料的单轴压缩。 图1左侧照片中所示的平板是一块硬化的钢制加载板,放置在试样突出的上端和试验机的平面加载板之间,以保护加载板。

实际上,没有任何ASTM标准对修改后的D695压缩试验方法进行管理。 ASTM标准D695最初发表于1942年,主要用于非增强型塑料,正如其标题所暗示的那样(参考文献1),使用的是未加盖的狗骨架、 平坦的 试样。波音公司的文件(参考文献2和3)以及SACMA推荐的测试方法SRM 1R-94(参考文献4)对修改后的D695压缩测试方法进行了定义。

虽然不是ASTM标准,但这种测试方法目前在复合材料界被广泛使用,并取得了合理的成功(参考文献5)。 通过 7).

直边试样长 3.18 英寸,宽 0.5 英寸,厚度取决于被测材料。对于单向复合材料,通常使用 0.040 英寸的厚度。用于测定抗压强度的试样两端都有标签,通常使用玻璃纤维/环氧标签材料。标签之间的距离(量具长度)规定为 0.188 英寸。由于量具长度很短,安装仪器测量应变是不切实际的。因此,规定了两项测试。

没有标签的试样被加载到0.3%的最小应变,使用应变计或拉力计来测量应变。这样就可以计算出压缩模量。第二个相同材料的试样,但有标签,然后测试到失效,以确定抗压强度。 如果试图将未加标签的试样加载到极限,试样的两端通常会在远离两端的区域内的材料失效之前被压碎。因此,材料的真正抗压强度将无法得到。

为了满足这两项测试要求,除了安装在夹具底座上的内支撑板外,夹具还配备了两块外支撑板(图 1 右图所示的 I 形板)。用于强度测定的部件(图 1 左侧照片中安装在组装好的夹具中的部件)上的凹槽贯穿整个长度。还提供了第二块外部支撑板(如左图前景所示),其中 0.5 英寸中心部分的凹槽被松开,以便在测试样本的一个表面上为应变计及其导线提供间隙。 测量应变时,应使用无标签的试样;标签长度为 0.188 英寸的试样无法为安装应变计提供足够的空间。

作为一种选择,还可以提供第四个侧支架,其中心部分的凹槽也为 0.5 英寸,这样应变计就可以安装在试样的两个表面上。不过,双应变计通常只在担心试样屈曲时使用。 在确定压缩模量时,不必施加高应力,从而将弯曲问题降至最低。

侧向支撑件和支承板实际上是由硬化的 440C 不锈钢制成。这最大程度地降低了它们在试样失效(通常是在相对剧烈的压缩挤压模式下)时永久变形(从而失去功能)的几率。

另一个选择是试样定位附件,如下图2所示。该索引附件用于使试样在侧向支撑之间居中。如图所示,它被拧在标准夹具的侧面。

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图2:修改后的D695压缩试验夹具的试样索引附件。

我们还为客户设计和制造了特殊的夹具配置。例如,图 3 显示了一个特殊的夹具,设计用于测试全尺寸试样,但适合在管式炉的狭小空间内进行测试。这种特殊的夹具由铬镍铁合金 718 镍超合金制成,前盖板开有槽口,便于光学拉伸仪接近试样表面。

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图3:左边是标准的修正D695夹具,右边是特殊的高温夹具。

图4比较了SACMA SRM 1R-94夹具和标准的Modified D695夹具。 SACMA夹具更重,但以同样的方式测试同样大小的试样。

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图4:左边是SACMA SRM 1R-94夹具,右边是标准改良的D695夹具。

国际标准在全球测试界也越来越占主导地位。 这些标准大多是对 ASTM 标准的细微修改,夹具尺寸略有不同,并以 S.I. 单位表示。 图 5 左侧的夹具就是一个典型的例子。虽然较长的底座和较厚的侧向支撑使其看起来有所不同,但其工作原理与右图所示的波音改进型 D695 夹具相同。

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图5:欧洲标准prEN2850末端加载的压缩测试夹具(左),与波音修改的D695压缩测试夹具(右)相比。

其他信息的来源。

1) ASTM 标准 D695-10(2010 年),"硬质塑料的抗压性能",美国试验与材料协会,宾夕法尼亚州 West Cohshohocken(1942 年首次发布)。

2) 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)。

3) 波音文件D888-10026,"先进复合材料的测试方法,修订版A,C.2节,波音公司,华盛顿州西雅图,1996年1月。

4) SACMA推荐方法SRM 1R-94,"定向纤维-树脂复合材料的压缩性能",先进复合材料协会供应商,阿灵顿,弗吉尼亚,1994。

5) D.F. Adams和E.Q. Lewis,"试样量具长度和加载方法对单向复合材料轴向抗压强度的影响"。 实验机械学,第31卷,第2号,1991年3月,第14-20页。

6) D.F. Adams, "复合材料压缩测试的现状",第40届国际SAMPE研讨会论文集,1995年5月,第1831-1843页。

7)J.S. Welsh和D.F. Adams,"复合材料压缩测试方法的现状"。 SAMPE杂志,第33卷,第1号,1997年1月,第35-43页。