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本文介绍了层合板复合材料层间剪切强度测试与评价方法的发展和应用现状,指出了研究层合板复合材料层间剪切强度测试与评价方法的理论和实际意义。在分析国内外各种层间剪切强度测试方法优缺点的基础上,以双切口层间剪切强度测试方法作为主要研究对象,对试验片的形状、尺寸及加载方式进行了改进设计。采用实验及有限元数值分析相结合的方法,研究了试验片关键尺寸对层间剪切强度表观值的影响,确立了最佳试验片形状与尺寸。 双切口层间剪切强度测试方法是测试层合板复合材料层间剪切强度的一种有效试验方法。它具有试验夹具尺寸小、结构简单、易产生层间剪切破坏等优点,特别是适合于超低温环境下试验而受到广泛关注。但现行的双切口层间剪切强度试验方法,剪切面上应力状态并非纯剪切应力,在拉伸与压缩两种负荷方式下,垂直应力的存在对试验结果产生不同的干扰和影响,分别得到不同的试验结果。此外,在压缩负荷方式下,层间剪切强度的测定受侧挡板的摩擦影响;在拉伸负荷方式下,层间剪切强度的测定受弯曲力矩的影响。这些因素影响了测试结果的可靠性。本课题以测定与评价层合板复合材料的真实层间剪切强度为目标,吸取拉伸与压缩这两种试验方法各自的优点与设计思想,针对双切口拉伸试验法的夹具、加载方式及试验片关键尺寸进行改进设计,设计了一种新的试验片。采用沿剪切面延长线两端打孔的方法,解决了现行拉伸方式下握持打滑的问题,并尽可能地消除弯曲力矩的影响,同时避免了采用压缩方法时侧挡板的繁琐安装及摩擦对试验结果的影响。 为验证试验方法的可行性与可靠性,采用两种层合板复合材料进行了层间剪切强度试验。一种材料以不饱和聚酯树脂为基体,以中碱玻璃纤维平纹织物为增强材料,采用手糊法制成,并以不同的槽间距将材料制成三种尺寸的试验片。另一种材料以环氧树脂为基体,以中碱玻璃纤维平纹织物为增强材料,采用模压法制成,并以不同的槽间距将材料制成五种尺寸的试验片。采用万能强力机测得各试验片的载荷—位移曲线及最大载荷,求出材料的表观层间剪切强度。利用Microcal Origin数据处理软件对实验结果进行了处理。通过扫描电镜照片,对剪切面破坏方式进行了观察与分析,以确定试验片是否为层间剪切破坏。 采用ANSYS5.4教育版大型有限元计算软件对试验片的应力分布情况进行了 摘 要有限元分析。有限元分析所需的材料物性值通过代表体积单元(RVE)法计算出。对有限元分析的基本过程进行了研究,确立了适用于本试验的有限元分析方案。用命令输入的方法实现了模型建立、网格划分、模型加载以及结果求解,并在交互界面完成了结果的分析。 将有限元分析的结果与实验结果进行了对比分析。分析和考证了槽间距、材料物性值以及加载方式等因素对剪切面上应力分布情况的影响。分析结果表明采用4.smm的槽间距能够获得接近材料真实物性值的层间剪切强度。