在航空和航天領(lǐng)域，聚合物基復(fù)合材料扮演著關(guān)鍵的角色，它們通常用于制造飛機(jī)、太空探測(cè)器和其他高性能應(yīng)用中的結(jié)構(gòu)件。這些材料具有輕量、高強(qiáng)度和優(yōu)異的機(jī)械性能，但在面對(duì)沖擊負(fù)荷時(shí)，它們可能會(huì)遭受不同程度的損害。因此，為了確保航空和航天器件的可靠性和安全性，需要對(duì)這些材料的沖擊后壓縮性能進(jìn)行詳盡的測(cè)試和評(píng)估。

ASTM D7137/D7137M標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)方法是一種廣泛應(yīng)用的測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)，它旨在確定沖擊后聚合物基復(fù)合材料的壓縮殘余強(qiáng)度特性。這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試方法利用特定工裝對(duì)包含預(yù)先引入損傷的試樣進(jìn)行壓縮性能測(cè)試，以模擬實(shí)際使用條件下可能遭受的沖擊載荷。通過(guò)評(píng)估沖擊后的壓縮性能，可以確定復(fù)合材料在受到損害后仍能承受的荷載能力，從而評(píng)估其損傷容限。

在這篇文章中，科準(zhǔn)測(cè)控小編將深入探討聚合物基復(fù)合材料沖擊后壓縮性能測(cè)試的原理和步驟，以及它如何幫助工程師和研究人員評(píng)估聚合物基復(fù)合材料的沖擊后壓縮性能。通過(guò)這篇文章，讀者將更好地理解沖擊后壓縮性能測(cè)試的重要性以及其在航空和航天領(lǐng)域中的關(guān)鍵作用。

一、測(cè)試原理

通過(guò)在矩形試樣中心施加沖擊能量，然后施加沿厚度方向的壓縮載荷，以模擬復(fù)合材料在沖擊后的壓縮性能，以評(píng)估其損傷容限。

二、測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)

參考標(biāo)準(zhǔn)為ASTM D7137/D7137M-23 《損壞的聚合物基復(fù)合材料板的壓縮殘余強(qiáng)度特性的標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)方法》

三、測(cè)試儀器

1、儀器化落錘沖擊試驗(yàn)機(jī)

a錘體的更換，針對(duì)用戶對(duì)不同試樣的沖擊要求，需不同更換不同質(zhì)量范圍的錘體。錘體

通過(guò)增加砝碼可滿足 8kg～23kg 重量的沖擊。錘頭的更換，用戶可根據(jù)各種試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)，更換符合標(biāo)準(zhǔn)的沖擊錘頭。

a、落錘沖擊頭應(yīng)有導(dǎo)向裝置，沖擊點(diǎn)的重復(fù)性偏差應(yīng)不大于3mm。試驗(yàn)裝置應(yīng)有防止二次沖擊的裝置。如果沒有防止二次沖擊的裝置，可以通過(guò)在沖擊頭離開試樣表面反彈后,用一片剛性材料(木頭,金屬等)插到?jīng)_擊頭和試樣之間，以防止二次沖擊。

b、落錘高度可調(diào)，高度標(biāo)尺精度為0.5mm。沖擊試驗(yàn)支撐夾具上下表面的平行度應(yīng)能夠保證試樣支撐夾具上下表面的平行度應(yīng)能夠保證試樣在受沖擊位置水平放置，導(dǎo)向銷必須保證試樣中心收到?jīng)_擊，鉸接夾及其橡皮頭，在試樣收到?jīng)_擊過(guò)程中能夠壓緊試樣。

2、沖擊后壓縮試驗(yàn)夾具

注：沖擊后壓縮試驗(yàn)夾具應(yīng)具有足夠的剛度和尺寸精度，以保證試樣均勻受壓，并且不會(huì)發(fā)生屈曲。

3、千分尺

4、試驗(yàn)條件

壓縮速度：1.25mm/min土0. .5mm/min。

試驗(yàn)溫度：在室溫（23°）和相對(duì)濕度小于60%條件下進(jìn)行

沖擊能量的計(jì)算：

四、測(cè)試流程

1、試樣的制備

1）試樣形狀及尺寸

試樣形狀及長(zhǎng)度、寬度尺寸如圖所示試樣尺寸公差為士0.25mm。

2）試樣厚度

試樣厚度為4.0~6.0mm，盡可能接近5.0mm

3）試樣數(shù)量

每組的有效試樣應(yīng)不少于5個(gè)

4）層合板的鋪層方式

a、單向?qū)雍习?/span>

鋪層順序?yàn)?/span>[45/0/-45/90]ns，其中n為整數(shù)。如果預(yù)計(jì)的厚度值小于4.0mm則n值應(yīng)變?yōu)?/span>n+1。針對(duì)不同的固化后單層名義厚度推薦層合板的鋪層方式，見表13。層合板的0°纖維方向與試樣長(zhǎng)度方向一致。

b、機(jī)織物層合板

那么應(yīng)該采用N的后繼值即N+1。表1中提供了對(duì)不同的固化后單層名義厚度推薦的鋪層，層壓板的鋪層應(yīng)這樣定義，使得0°纖維方向與長(zhǎng)度方向尺寸相一致。

c、其他鋪層方式

這種層壓板必須有多向纖維方位（對(duì)預(yù)浸帶層壓板纖維方位至少為3個(gè)，對(duì)織物層壓板至少2個(gè)鋪層方位），它們相對(duì)試驗(yàn)方向是對(duì)稱均衡的。由其他鋪層順序進(jìn)行的試驗(yàn)必須指明所記錄的鋪層順序，并給出包括所有試驗(yàn)結(jié)果的報(bào)告。

2、操作步驟

1）初步檢查試樣外觀，確保沒有顯著的缺陷或損傷。

2）測(cè)量試樣中心點(diǎn)（沖擊點(diǎn)）四周四點(diǎn)的厚度，取平均值，同時(shí)測(cè)量試樣的寬度。

3）計(jì)算需要施加在試樣中心的沖擊能量，并將試樣固定在沖擊試驗(yàn)支撐夾具上。確保沖頭準(zhǔn)確對(duì)準(zhǔn)試樣中心，使用硬橡膠墊片固定試樣的四個(gè)角。計(jì)算并設(shè)置合適的沖擊高度，然后進(jìn)行沖擊測(cè)試。

4）在沖擊后，測(cè)量并記錄沖擊表面和背面的損傷情況，包括凹坑尺寸和背面的裂紋形狀、尺寸。使用游標(biāo)卡尺測(cè)量凹坑的最大深度。另外，使用超聲掃描儀觀察和分析損傷面積和尺寸。

5）安裝試樣在試驗(yàn)夾具中，按照規(guī)定的速率施加壓縮載荷，直至達(dá)到最大載荷值。在載荷下降至最大載荷的約30%時(shí)，終止試驗(yàn)，以避免真實(shí)破壞模式被大范圍的畸變所遮蔽，并防止損壞支持夾具。在整個(gè)試驗(yàn)過(guò)程中，記錄時(shí)間、位移、載荷等數(shù)值，以生成力-位移曲線。

3、計(jì)算

1）極限壓縮強(qiáng)度

2）有效模量

3）統(tǒng)計(jì)——對(duì)每個(gè)系列試驗(yàn)的壓痕深度d，計(jì)算平均值、標(biāo)準(zhǔn)差和偏差系數(shù)（百分?jǐn)?shù)）。

以上就是小編介紹的聚合物基復(fù)合材料沖擊后壓縮性能測(cè)試的內(nèi)容了，希望可以給大家?guī)?lái)幫助！如果您還想了解更多關(guān)于聚合物的沖擊性能測(cè)試、聚合物材料的抗沖擊強(qiáng)度、聚合物的沖擊性能和落錘沖擊試驗(yàn)機(jī)的工作原理和規(guī)程等問題，歡迎您關(guān)注我們，也可以給我們私信和留言，科準(zhǔn)測(cè)控技術(shù)團(tuán)隊(duì)為您免費(fèi)解答！