復(fù)合材料試樣

相對(duì)于傳統(tǒng)的金屬材料，樹(shù)脂基復(fù)合材料的疲勞測(cè)試既有共同點(diǎn)也有其特別之處，需要額外關(guān)注。國(guó)內(nèi)主要采用的測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)為 GB/T 35465《聚合物基復(fù)合材料疲勞性能測(cè)試方法》，分為以下6個(gè)部分：

第 3-6 部分為具體的試驗(yàn)要求，其中較為常見(jiàn)的是拉-拉疲勞，簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，就是采用正弦波在不同的應(yīng)力/應(yīng)變水平下進(jìn)行拉-拉疲勞測(cè)試，擬合出疲勞壽命曲線(xiàn)。

為保證試驗(yàn)有效性，有以下兩點(diǎn)需要特別關(guān)注：

纖維增強(qiáng)復(fù)合材料由于纖維排列方向的不同，表現(xiàn)出明顯的各向異性，因此對(duì)加載鏈的對(duì)中度提出了很高的要求。

Instron 8800 系列疲勞試驗(yàn)機(jī)在保證較大測(cè)試空間以方便操作的同時(shí)也提供了更高剛度的機(jī)架，避免了試驗(yàn)過(guò)程中由于機(jī)架變形對(duì)結(jié)果產(chǎn)生的影響。

結(jié)合靜壓的軸承作動(dòng)器、作動(dòng)缸防扭轉(zhuǎn)裝置、對(duì)中環(huán)、高剛度液壓夾具等設(shè)計(jì)，確保系統(tǒng)滿(mǎn)足 ASTM E1012 和 NADCAP AC7122 等標(biāo)準(zhǔn)的 5 級(jí)對(duì)中度。

實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)顯示

由于疲勞試驗(yàn)的加載水平和頻率的不同，復(fù)材內(nèi)部微觀結(jié)構(gòu)受擠壓的強(qiáng)度和速度也會(huì)不同，由此產(chǎn)生的累積熱量不同會(huì)使樣品的溫度產(chǎn)生變化。對(duì)于熱傳導(dǎo)性好的材料來(lái)說(shuō)影響不大，但對(duì)于樹(shù)脂基復(fù)材來(lái)說(shuō)會(huì)對(duì)其性能產(chǎn)生較大影響。而且由于該熱量是材料內(nèi)部產(chǎn)生的，采用溫度箱之類(lèi)的輔助設(shè)備也無(wú)法消除。

行業(yè)內(nèi)通常采用的 5Hz 試驗(yàn)頻率，對(duì)于低加載水平試驗(yàn)可行，但對(duì)于高載荷水平仍會(huì)造成較大的升溫。同時(shí)標(biāo)準(zhǔn)允許的 10°C 溫差也會(huì)造成材料性能的較大改變。

Instron 的樣品溫度自適應(yīng)控制技術(shù)，可將實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)的樣品溫度作為試驗(yàn)頻率的反饋信號(hào)，在容差范圍內(nèi)提高測(cè)試頻率，超出容差范圍則降低頻率，從而在提高整體測(cè)試效率的同時(shí)大幅減小由于溫差造成的結(jié)果離散性。

樹(shù)脂基復(fù)合材料視其最終使用場(chǎng)景有時(shí)需要在 -40~200°C 范圍內(nèi)進(jìn)行中低溫試驗(yàn)，或兼顧靜態(tài)測(cè)試、部件級(jí)的測(cè)試，又或需要進(jìn)行多軸試驗(yàn)、高應(yīng)變速率試驗(yàn)等。