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测试复合材料

复合材料由粘合在一起的两种或两种以上的材料组成。这种材料组合产生了非常特殊的材料性能,例如在特定方向上的刚度和强度,同时将重量保持在最低限度,并为新的应用领域打开了大门。

纤维复合材料在许多不同的产品中找到了新的用途,这反过来增加了纤维复合材料的重要性复合材料测试.飞机,包括空客A380和A350,或波音787是目前民用航空领域使用高比例碳纤维复合材料的例子。宝马I3和I8汽车的底盘完全由碳纤维增强塑料(CFRP)材料制成,这种材料非常轻,可以由两个人携带。在赛车中,纤维复合材料作为标准材料已经有一段时间了。各种类型的复合材料也用于大型风力涡轮机的叶片。单向纤维复合材料吸收离心力,外表面采用多向纤维复合材料,整体结构设计为核心复合材料。复合材料也用于医疗行业,例如,在假体中,以及在建筑行业中作为桥梁和立面工程的多面材料。

测试复合材料复合材料类型复合材料测试要求模块化测试系统客户项目复合材料手册

复合材料试验应用实例

拉伸测试
单丝、丝股、单向和多向层合板,以及缺口拉伸试验和螺栓层合板的拉伸试验。
到拉伸试验
压缩试验和缺口压缩试验
末端加载压缩、剪切加载压缩、组合加载压缩、裸眼压缩(OHC)、充填压缩(FHC)
到压缩试验和缺口压缩试验
冲击后压缩CAI
该测试用于描述飞机或车辆在被岩石或鸟类撞击或在事故中损坏时可能发生的损坏。
到压缩后冲击CAI
弯曲测试
Iso 14125, astm d7264
对复合材料进行弯曲试验(3点和4点弯曲试验),以方便地确定重要的力学特性。
到弯曲测试
对齐服务和验证
ASTM E1012, ISO 23788, Nadcap审核标准7122
复合材料的测试需要测试轴的极端精确对齐。
到对齐服务和验证
层间剪切强度ILSS
Astm d2344, iso 14130, en2377, en2563
描述了复合材料层压板之间的抗剪强度,并采用短梁剪切试验确定。
为层间剪切强度ILSS
通过重叠剪切
剪切试验用于比较层合板的粘结性能。
到重叠剪切
IPS试验(面内剪切)
可以通过对纤维方向进行±45°的拉伸或压缩测试来生产和测量。
to IPS试验(面内剪切)
v型切口剪切试验
用于表征面内剪切特性。
到v型切口剪切试验
能量释放率(G)
能量释放速率属于断裂力学特征值,通常在模式I和模式II中确定。
到能量释放率(G)
动态循环试验方法
用于确定试件、结构元件和构件的耐久性。
动态循环试验方法
复合材料低温测试
材料在低温<120 K下的行为✓静态✓动态✓断裂力学►低温范围内的复合材料测试
低温复合材料测试

复合材料类型

  • 纤维复合材料,纤维被嵌入复合材料的一种称为基体的组分中,从而形成纤维-基体系统。纤维可以沿着一个或几个特定的方向运行,并且有首选的方向。
  • 三明治结构由不同数量的叠加层组成。一种特殊的情况是三层,其中两层是相同的外层,称为三明治复合材料。
  • 夹层芯材料用于轻质结构。位于两个外层之间的核心可以由泡沫塑料或蜂窝状结构制成。后者被称为a蜂窝复合

复合测试需求

各种复合材料被用于技术应用,如

  • 玻璃纤维增强塑料(GFRP)
  • 碳纤维增强塑料(CFRP)
  • 酰胺纤维增强塑料(AFRP)
  • 天然纤维增强塑料(NFRP)

纤维复合材料由长丝或短纤维组成,例如粗纱织物,作为基质,确保粘结强度。

特征轮廓,以及纤维和基质材料的选择,基本上是由纤维在纺织织物中的取向决定的。在测试技术中,对单向层合板和多向层合板进行了区分。

材料测试通常涉及标准定义的试样的个别载荷情况。由于特性在很大程度上依赖于方向,不同的加载类型应用于不同的试样采样,例如平行或垂直于纤维方向。

除了国际标准(ISO)外,这些测试还在各种国家和地区标准(ASTM, EN和DIN)以及公司标准(空客AITM和波音BSS)中进行了描述。这导致了170多个标准的范围,描述了大约20种通用测试方法。

组件、结构部分和完整结构的测试应用的载荷反映了在实际应用中发生的载荷。强度、能耗(碰撞)、材料疲劳和使用寿命评估是重点。

由于纤维的方向性和剪切敏感性,测试载荷必须精确地施加在预期的方向上。轴向误差被描述为不对中,并受到狭窄的限制。为了测量偏差,ZwickRoell使用了特殊的测量设备,这与试样的形状和尺寸相对应。试验机的测试轴与机械对准夹具对准。

复合材料模块化测试系统

具有相应高吞吐率的大型测试实验室对单个测试方法使用多个不同的大型测试机器,以最大限度地减少重建所涉及的时间和成本。标准化测试方法可分为以下力范围:

  • 1千牛以下的力:弯曲试验、能量释放率、单丝拉伸试验
  • 10kn以下力:IPS、ILSS、v型切口等剪切试验,长丝拉伸试验,UD 90°拉伸试验,厚度方向拉伸试验
  • 力高达100 kN UD 0°拉伸试验,较小层压厚度的MD拉伸试验,压缩测试符合ISO, ASTM和EN标准,缺口压缩测试,轴承压力测试
  • 力超过100千牛:根据空客标准进行相应层压厚度的拉伸和压缩测试,冲击后压缩

如果吞吐率不高或不够一致,投资多台测试机器是有意义的,另一种选择是装备一台测试机器,这样就可以用最少的重建工作执行尽可能多的测试方法。

ZwickRoell开发了机电和伺服液压试验机的模块化试验机概念,以满足这些不同的需求。这种模块化系统的优势是显而易见的:所有夹具和工具、引伸计、软件、任何保护玻璃和温度室都是模块化的,并且设计为一起工作。此外,该系统也为下一代做好了准备,因为所有组件都可以进行改造。

如果您正在为您的每个需求寻找最佳解决方案,请联系我们的行业专家。

我们期待与您讨论您的需求。

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