[发明专利]一种纤维‑金属超混杂复合层板层间剪切性能测试方法

说明书

技术领域

本发明属于先进复合材料的性能测试方法领域，尤其涉及一种纤维-金属超混杂复合层板的层间剪切性能测试方法。

背景技术

纤维金属层板(Fibre Metal Laminates，FMLs)是一种由金属薄板和纤维增强树脂基复合材料交替铺层后，在一定的温度和压力下固化而成的层间混杂复合材料，也称为超混杂层板(Super Hybrid Laminates)。FMLs综合了传统纤维复合材料和金属材料的特点，具有高的比强度和比刚度，优良的疲劳性能以及高的损伤容限，这些优势使得FMLs在航空航天、汽车、桥梁及核电等工业中获得了广泛的应用。

纤维金属层板同时综合了金属材料、纤维增强树脂基复合材料的性能特性。其失效方式复杂，包括纤维—基体脱胶、劈裂、纤维断裂、金属断裂、基体裂纹、纤维-金属分层等；在对该材料进行综合性能评价时，经常需要借用金属材料、复合材料及胶黏剂材料等的试验标准，且在强度计算、指标制定、失效判据等方面存在较大争议；如何完善该材料的综合性能评价方法，建立其科学的评价体系并实现标准化，是目前亟待解决的问题。

纤维金属层板为异质多元层状复合材料，由于结构铺层的可设计性，不同结构的厚度相差较大，同时由于不同金属材料与树脂基复合材料的刚度差异性，对层间剪切性能测试结果会产生较大的影响。层间剪切强度能从侧面反应纤维金属层板中各界面之间的结合强弱，表观该种材料的抗剪能力，是该种材料重要的性能参数之一。有必要研究并建立科学的测定纤维金属层板层间剪切强度的试验方法，该标准的建立具有重要的工程价值和科学意义。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明旨在提供一种纤维-金属超混杂复合层板层间性能测试方法。

为了实现上述目的，本发明所采用的技术方案如下：

一种纤维-金属超混杂复合层板层间剪切性能测试方法，采用短梁法，短梁法实验装置包括两个支座一个加载压头，试样在夹具上对中放置，加载压头位于跨距中心位置，不同结构层板选择不同的跨厚比L/h，L为跨距，即两个支座之间的距离，h为试样厚度；同时不同结构层板的试样选择不同的加工尺寸。

所述的测试方法，具体步骤如下：

1)、短梁法的实验装置装载在力学试验机上，并固定牢固；

2)、设置试验机参数，压向力，设置好试验机的入口力、加载速率；

3)、调好短梁法的实验装置的跨厚比；

4)、试样在实验装置上对中放置，加载压头位于跨距中心位置；

5)、用失效载荷值计算层板表观层间剪切强度；

计算短梁法层间剪切强度：

式中：τ_M—层间剪切强度，单位为兆帕(MPa)；F—最大载荷或破坏载荷，单位为牛顿(N)；b—试样宽度，单位为毫米(mm)；h—试样厚度，单位为毫米(mm)。

所述的测试方法，所述层状结构特征为3/2结构、4/3结构、5/4结构。

所述的测试方法，标准3/2结构纤维金属层板，跨厚比取8；其它结构纤维金属层板，跨厚比取6-8，以试样发生有效层间剪切失效为选取跨厚比原则。

所述的测试方法，3/2结构层板试样尺寸为20mm×10mm(长×宽)；其它结构层板试样的长度与厚度之比取10、试样的宽度与厚度之比取4。

一种纤维-金属超混杂复合层板层间剪切性能测试方法，采用双梁法，双梁法包括三个支座两个加载压头，三个支座两两之间跨距L相等，试样在夹具上对中放置，两个加载压头之间跨距为L，加载压头位于三个支座两两的中间位置，不同结构层板对应不同的跨厚比L/h；同时不同结构层板的试样加工尺寸不同。

所述的测试方法，具体步骤如下：

1)、双梁法的实验装置装载在力学试验机上，并固定牢固；

2)、设置试验机参数，压向力，设置好试验机的入口力、加载速率；

3)、调好双梁法的实验装置的跨厚比；

4)、试样在实验装置上对中放置，加载压头位于跨距中心位置；

5)、用失效载荷值计算层板表观层间剪切强度；

计算双梁法层间剪切强度：

式中：τ_M—层间剪切强度，单位为兆帕(MPa)；F—最大载荷或破坏载荷，单位为牛顿(N)；b—试样宽度，单位为毫米(mm)；h—试样厚度，单位为毫米(mm)。

所述的测试方法，跨厚比取5-8，试样发生有效层间剪切失效为选取跨厚比原则。