[发明专利]一种纤维金属层板I型层间断裂韧性GIC的评价测试方法及装置在审

专利信息
申请号: 201710756353.8 申请日: 2017-08-29
公开(公告)号: CN107621408A 公开(公告)日: 2018-01-23
发明(设计)人: 陶杰;华小歌;李华冠;陆一;陈虞杰 申请(专利权)人: 南京航空航天大学
主分类号: G01N3/08 分类号: G01N3/08
代理公司: 北京恒创益佳知识产权代理事务所(普通合伙)11556 代理人: 宋华
地址: 211106 江*** 国省代码: 江苏;32
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摘要:
搜索关键词: 一种 纤维 金属 间断 韧性 gic 评价 测试 方法 装置
【权利要求书】:

1.一种纤维金属层板I型层间断裂韧性GIC的评价测试装置,其特征在于,包括基座(6)、支撑装置和夹持装置、万能试验机、纤维金属层板试样,基座(6)上固定立柱作为支撑装置,支撑装置上固定有用于夹持纤维金属层板试样的夹持装置,万能试验机连接上拉杆(1),用于向纤维金属层板试样加载,所采用的纤维金属层板试样为条状长方体单悬臂梁试样,在纤维金属层板的一端的材料界面放入薄板或者薄膜作为预制裂纹,纤维金属层板的下底面粘贴固定有加强块,纤维金属层板另一端上下面粘贴固定有上垫板(7)和下垫板(8),夹持装置通过夹持上垫板(7)和下垫板(8)将试样夹持牢固,纤维金属层板预制裂纹的一端上表面固定有琴式铰链(3),上拉杆(1)与琴式铰链(3)通过销钉(2)连接在一起对试样进行加载。

2.根据权利要求1所述的评价测试装置,其特征在于,所述加强块的结构为纤维增强塑料层合板和复合材料蜂窝结构,厚度根据所选用的结构和材料确定;所述加强块材料为金属与纤维增强树脂预浸料组成的层合板或纤维与树脂形成蜂窝结构。

3.权利要求1或2所述的评价测试装置进行纤维金属层板I型层间断裂韧性GIC的评价测试方法,其特征在于:包括以下步骤:

1)单悬臂梁试样准备,将试样装夹夹持装置上;

2)初始加载,以1mm/min-5mm/min的恒定速率进行加载,连续记录载荷和位移值,记录裂纹的位置,其精度在±0.5mm之内;当预制裂纹外的裂纹长度到3mm-5mm停止加载;以低于25mm/min的恒定速率卸载,卸载后,在试样两个侧边对预制裂纹的尖端做标记;

3)与初始加载一样,在1mm/min-5mm/min之间选取一个恒定速率对试样重新进行加载;达到此循环过程裂纹长度后停止加载,卸载,记录载荷位移值;

4)重复进行2)或3)的过程,直到裂纹长度扩展到试样端点,试样发生层间断裂破坏,停止试验;

5)通过公式以及所述步骤中获得的数据,获取纤维金属层板I型层间断裂韧性GIC

4.如权利要求3所述的评价测试方法,其特征在于:所述单悬臂梁试样在层板上粘接加强块,所述加强块的结构为纤维增强塑料层合板和复合材料蜂窝结构,厚度根据所选用的结构和材料确定;所述加强块材料为金属与纤维增强树脂预浸料组成的层合板或纤维与树脂形成蜂窝结构。

5.如权利要求3所述的评价测试方法,其特征在于:单悬臂梁试样中,预制裂纹可以置于第一层金属、第二层金属或中间层金属与复合材料界面或复合材料与复合材料界面,用于分别测试金属与复合材料界面的层间断裂韧性或复合材料与复合材料的层间断裂韧性。

6.如权利要求3所述的评价测试方法,其特征在于:不限于纤维金属层板的评价测试,还可用于层合板复合材料I型层间断裂韧性的评价测试。

7.如权利要求3所述的评价测试方法,其特征在于:适合纤维金属层板所有结构;适合纤维金属层板和复合材料任意铺层方向,不限于正交或单向铺层。

8.如权利要求3所述的评价测试方法,其特征在于:所述的纤维金属层板I型层间断裂韧性GIC通过如下公式获得:

其中:

a—裂纹扩展长度,单位为毫米(mm);

P—载荷,单位为牛顿(N);

e—线性回归系数;

b—试样宽度,单位为毫米(mm)。

9.如权利要求8所述的评价测试方法,其特征在于:所述线性回归系数通过最小二乘法确定,采用将裂纹长度的三次方a3作为柔度c的函数来建立二者之间的线性关系,将所述步骤中获得的试验数据绘制坐标图进行计算;通过如下公式获得:

其中:

a—裂纹扩展长度,单位为毫米(mm);

c—载荷线柔度,c=□/p,□表示加载点的位移。

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