夹层结构或芯子剪切性能试验方法

1主题内容与适用范围本标准规定了夹层结构或芯子剪切强度、比例极限和芯子的剪切弹性模量的测定方法。本标准适用于测定夹层结构或芯子的剪切强度、比例极限和芯子的剪切弹性模量。注:本层结构由面板(蒙皮)与轻质芯材组成,芯材形式通常有蜂窝、波纹和泡沫。面板与芯材的材料为金属或非金属。 2引用标准 GB 1446纤维增强塑料性能试验方法总则 3试样 3.1试样形状及尺寸见图1,厚度h与夹层结构制品的厚度相同,长度l大于或等于厚度的12倍。去掉图1中的面板即为芯子试样。 3.1.1对于硬质泡沫塑料、轻木等连续芯子,试样宽度b为60mm。 3.1.2对于蜂窝、波纹等格子型芯子,试样宽度为60mm或至少包含4个完整格子。 3.1.3当夹层结构制品厚度未定时,试样厚度取12mm,面板厚度tf小于1 mm,长度取150mm。 3.2对于各向异性的芯子,试样分纵向和横向两种。 3.3试样数量按GB 1446第2章规定。 4试验条件 4.1试验环境条件按GB 1446第3章规定。 4.2试验设备按GB 1446第5章规定。 4.3剪切试验分拉剪和压剪两种。拉剪试验装置示意图见图2,压剪试验装置示意图见图3。 4.3.1加载金属板的厚度可根据夹层结构的强度而改变,一般建议厚度取15mm。 4.3.2拉剪时,加载金属板长度比试样长50mm。通过带万向节的拉伸夹具对加载金属板施加拉伸载荷,使载荷作用线不超过并尽量接近试样的对角线。 4.3.3压剪时,加载金属板比试样长25mm,加载的一端加工成45°的角,并与有槽的垫块接触,如图3所示,使载荷作用线不超过并尽量接近试样的对角线。 4.3.4在加载金属板上预先钻好螺钉孔,以便装置变形计和附件,尽量使变形的固定位置与附件的固定位置在同一水平面上。 4.4加载速度为0.5～1 mm/min。 5试验步骤 5.1试样制备按GB 1446第1章规定。 5.2试样外观检查按GB 1446第2章规定。 5.3试样状态调节按GB 1446第3章规定。 5.4将合格试样编号。测量试样任意三处的长度、宽度和厚度,取算术平均值。面板厚度取名义厚度或同一批试样的平均厚度。测量精度按GB 1446第4章规定。 5.5制备试样组合件时,除特殊要求外,将试样和加载金属板的胶接面打磨,用溶剂清洗,然后把试样粘在两加载金属之间。注意试样与加载金属板的位置,使金属板的不加载端比试样长出约5 mm。胶接固化温度应为室温或比夹层结构胶接固化温度至少低30℃。 5.6将变形计及附件装在加载金属板上,如图2和图3所示。 5.7将夹具和试样组合件装在试验机上,调整试验机载荷零点,然后夹紧下夹具,或对压剪施加初载,使载荷作用线尽量接近试样的对角线。 5.8测定剪切强度时,按规定的加载速度,对试样施加拉力或压力,均匀连续加载直至试样破坏,读取破坏载荷,观察并记录破坏形式。 5.9测定剪切弹性模量时,施加初载(破坏载荷的5%),调整仪表,再加一定载荷(破坏载荷的15 %～20%),检查仪表读数,若不对称,调整夹具或球形支座,待试样两侧仪表读数基本一致后,卸至初载。然后以破坏载荷的5%为级差,按规定的加载速度,分级加载至破坏载荷的30%～50%,记录各级载荷和相应的变形值。若需整个载荷—变形资料,则测到破坏为止。如有自动记录仪表,可以连续加载。注:若出现载荷示值下降或停顿现象,则以此时的载荷示值作为破坏载荷。 6计算 6.1绘制应力—应变曲线或载荷—变形曲线。 6.2剪切应力按式(1)计算:τc=P/l.b…………………………(1)式中:τc—剪切应力,MPa; P—试样上的载荷,N; l—试样长度,mm; b—试样宽度,mm。当P为破坏载荷时,按式(1)计算的结果为剪切强度。当P为比例极限载荷时,按式(1)计算的结果为剪切比例极限。 6.3芯子剪切弹性模量计算如下:夹层结构试样,按式(2)计算: Gc=(h-2ft)×ΔP/l.b.Δh……………(2)式中:Gc—芯子剪切弹性模量,MPa; h—试样厚度,mm; tf—面板厚度,mm;ΔP—载荷—变形曲线上直线段的载荷增量值,N; l、b—同式(1);Δh—对应ΔP的剪切变形增量值,mm。芯子试样按式(3)计算: Gc=hc.ΔP/l.b.Δhc……………(3)式中:Gc—同式(2); hc—试样厚度,mm;ΔP—同式(2); l、b—同式(1);Δhc—对应ΔP的芯子剪切变形增量值,mm。 7试验结果按GB 1446第6章规定。 8试验报告按GB 1446第7章规定。附加说明:本标准由全国纤维增强塑料标准化技术委员会提出并归口。本标准由国家建材局上海玻璃钢研究所、航空工业部北京航空材料研究所共同起草。本标准主要起草人周祝林、王彬如、杨云娣、颜铁〓。