[发明专利]纤维增强复合材料管材层间剪切强度试验装置及试验方法

权利要求书

1.一种纤维增强复合材料管材层间剪切强度试验装置，其特征在于：包括管状试样(1)及夹具，所述管状试样(1)包括管状本体(11)，环绕管状本体(11)、在管状本体(11)外壁上端和下端分别挖除径向截面为矩形的圆环，使管状本体(11)的外壁中段形成环绕的凸起(2)；

所述夹具包括压板(3)和底座(4)，底座设有阶梯内孔(5)，所述管状本体(11)搁置于底座(4)的阶梯内孔(5)中，所述凸起(2)的下端面与阶梯内孔(5)的台肩(51)抵接；

所述压板(3)设置于管状本体(11)上端面，力学性能试验机的压头与压板(3)抵接施加载荷。

2.根据权利要求1所述的纤维增强复合材料管材层间剪切强度试验装置，其特征在于：所述管状本体(11)与阶梯内孔(5)间隙配合。

3.根据权利要求2所述的纤维增强复合材料管材层间剪切强度试验装置，其特征在于：所述阶梯内孔(5)为两级阶梯内孔，包括第一级孔(52)以及孔径小于第一级孔(52)的第二级孔(53)；

所述凸起(2)的外径大于第二级孔(53)的孔径，管状本体(11)的下端插入第二级孔(53)内，凸起(2)的下端面与第一级孔(52)和第二级孔(53)交界处的台肩(51)抵接。

4.根据权利要求1所述的纤维增强复合材料管材层间剪切强度试验装置，其特征在于：所述压板(3)包括水平板(31)、与水平板(31)下表面垂直连接的竖直板(32)，所述水平板(31)的直径大于管状本体(11)的管内径，竖直板(32)直径小于管状本体(11)的管内径；

所述竖直板(32)插入管状本体(11)的中空腔，水平板(31)与管状本体(11)的上端面抵接。

5.一种应用权利要求1所述的纤维增强复合材料管材层间剪切强度试验装置的试验方法，其特征在于包括如下步骤：

(a)在纤维增强复合材料管材上，垂直于管材轴线截取试样得到管状本体(11)；

(b)环绕管状本体(11)、在管状本体(11)外壁上端和下端以去除材料的方式分别挖除径向截面为矩形的圆环，使管状本体(11)的外壁中段形成环绕的凸起(2)，从而得到管状试样(1)；

(c)将管状试样(1)放入底座(4)的阶梯内孔(5)，使凸起(2)的下端面与阶梯内孔(5)的台肩(51)抵接，然后将压板(3)压在管状本体(11)上端面；

(d)启动力学性能试验机，使力学性能试验机对压板(3)匀速施加静态压缩载荷，直到管状试样(1)出现破坏；

(f)确定管状试样(1)的破坏压力F，进而计算产品的层间剪切强度б_t，计算公式为：

式(001)中：б_t—层间剪切强度，单位为兆帕(MPa)；

F—管状试样破坏载荷，单位为牛顿(N)；

a—为剪切面厚度，单位为毫米(mm)；

D—为层间剪切面直径，单位为毫米(mm)；

(g)重复上述步骤(a)～(f)至少五次，做不少于五个管状试样的试验，取均值。

6.根据权利要求5所述试验方法，其特征在于：所述阶梯内孔(5)为两级阶梯内孔，包括第一级孔(52)以及孔径小于第一级孔(52)的第二级孔(53)；

所述凸起(2)的外径大于第二级孔(53)的孔径，管状本体(11)的下端插入第二级孔(53)内，凸起(2)的下端面与第一级孔(52)和第二级孔(53)交界处的台肩(51)抵接；

管状试样(1)与阶梯内孔(5)之间为间隙配合。