复材断裂力学性能测试-张开型裂纹测试的工装解决方案

Posted 2021-04-02 zwick

 

ZwickRoell

今在生物医学、光电子、半导体等领域，对其产品的断裂性能提出了许多新的需求；同时在工程技术领域，材料的耐久性和可靠性也越来越受到关注，这就要求技术人员对材料破坏现象的产生、发展和失效的整个过程进行深入的研究和探讨。其中裂纹扩展是材料力学性能一个重要的参数。

根据外加应力的类型及其与裂纹扩展面方向的关系，裂纹扩展的基本模式可分为三种类型：

张开型 裂纹

特征是拉伸应力垂直于裂纹扩展面，裂纹上下表面沿作用力的方向张开，裂纹沿裂纹面往前扩展。

滑开型裂纹

裂纹的扩展受剪切应力控制，剪切应力平行作用于裂纹面且与裂纹起始端面垂直，裂纹沿裂纹面平行滑开且扩展。

撕开型裂纹

剪切应力平行作用于裂纹面，且与裂纹起始端面平行，裂纹沿裂纹面撕幵扩展。

复合材料由于其材料特殊性，选择合适的测试工装是确保可靠测试结果的关键环节。ZwickRoell在复合材料领域有多年的经验，研发出针对张开型裂纹测试的工装解决方案，已在复合材料力学性能检测中得到广泛应用。

长纤维增强复材G_IC试验测试工装

ZwickRoell G_IC试样工装和加载块用于对长纤增强复合材料DCB试样（双悬臂梁试样）能量释放因子（G_IC）的测量，并根据以下标准进行测试：

ISO 15024	prEN 6033
ASTM D5528	AITM 1-0005
AITM 1-0053	BSS 7273

在试验开始前，需将专用加载块粘接在试样上，并通过直径8mm的安装孔与试验机横梁连接。加载块受到横梁拉伸力进而产生裂纹开口。

优势和特点

• 试样安装更换方便。

• 可安装同步摄像头自动跟踪裂纹发展，并在软件上实时显示整个测试过程，改变传统测试过程中操作人员紧盯试样裂纹变化，减少人为误差，确保测试结果的可靠性和溯源性。

混合模式测试工装

混合模式弯曲测试工装符合ASTM D6671的测试要求，对单向纤维增强复合材料试样在模式I和模式II混合加载下的能量释放因子进行测量。张开型裂纹（模式I）是通过右侧的铰链连接施加的拉伸力产生的；面内剪切型裂纹（模式II）是通过弯曲加载产生的。两种模式加载的比例可以通过工装上的杠杆臂的施力位置来调整，可实现100%II型加载模式到不同程度的与I型混合加载。

 

优势和特点

• 模式I的加载程度可根据需要调节。

• 滚珠轴承式的砧座设计有效防止摩擦力的干扰。

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