近(jin)年來(lai)，隨著對結(jie)構部件(jian)機械(xie)可靠性的(de)要(yao)求不(bu)斷提高，材料選擇正從傳統的(de)金屬(shu)逐(zhu)漸轉向(xiang)輕(qing)質替(ti)代材料。這(zhe)種變化的(de)主要(yao)驅(qu)動(dong)力是通過減輕(qing)產品(pin)重(zhong)量來(lai)減少運(yun)輸過程中(zhong)產生的(de)二氧化碳排放量。碳纖維增強復合材料（CFRP）因其卓(zhuo)越的強度(du)和輕質特性，已(yi)廣泛應(ying)用(yong)于(yu)(yu)航空領域，并有望在未(wei)來更多應(ying)用(yong)于(yu)(yu)汽(qi)車等各類(lei)產品，實現輕量(liang)化設計。 

本文科準(zhun)測控小編將介紹一種使用定(ding)位式楔形夾(jia)具(ju)對隨機取向的熱塑性CFRP進行拉(la)伸(shen)破壞(huai)評(ping)估的方法。該楔形夾具(ju)作(zuo)為萬能(neng)試驗機的配件，已開始投(tou)入使用。為了便于觀察拉(la)伸(shen)過程(cheng)中(zhong)的斷裂(lie)情況，試驗片表面噴涂了啞光白色涂料(liao)，以解(jie)決(jue)因表面光澤(ze)反射帶來的觀察困難問題。這樣(yang)處理后，拉(la)伸(shen)破壞(huai)評(ping)估能(neng)夠更加精確和可靠。

 

一、測(ce)試原理(li)

測(ce)試(shi)原理(li)是通過使用(yong)定(ding)位式楔(xie)形(xing)夾具對(dui)隨機取向的熱塑(su)性CFRP進行拉伸試(shi)驗，評估(gu)其在拉伸過(guo)程中的破壞(huai)行為。

二(er)、測試相關標準

參考標準(zhun)IS0527-4(2021)進行(xing)試(shi)驗(yan)

三、測(ce)試儀器

1、KZ-DSC-20萬(wan)能材(cai)料(liao)試驗機 

2、定位式楔形夾具和轉換接頭

在50kN容量(liang)試驗機上使用(yong)時需要轉(zhuan)換接頭。

 

 

3、夾齒：標準附件齒(用(yong)于(yu)復合材料的(de)梯(ti)形銼齒)

4、虛(xu)擬標簽：#600號砂紙

5、試驗條件

試驗溫度：室(shi)溫

試驗速度：1mm/min

試驗類(lei)型：拉伸

夾具間距離：150mm

 

四、測試(shi)流程

步驟一(yi)、設備和夾具準備

設備(bei): 確保設備狀態正常(chang)并符合試驗(yan)要求(qiu)。

夾具: 定位式楔形夾具和轉(zhuan)換接(jie)頭（如果(guo)使用50kN容量試驗機，則需要安裝轉(zhuan)換接頭以適配）。

夾(jia)齒(chi): 使用標準(zhun)附件(jian)齒(chi)，這些齒(chi)設計(ji)用于復合材料，具有梯形銼齒(chi)結構，確(que)保試樣在夾持過程中穩固(gu)。

虛擬標簽: 在試(shi)驗片夾持(chi)(chi)部分和夾具(ju)的夾持(chi)(chi)齒之間(jian)插入(ru)#600號砂紙，以增(zeng)強夾持(chi)效果并(bing)確保(bao)試驗條件一致性(xing)。

步(bu)驟二、試(shi)驗條件設置(zhi)

試(shi)驗溫(wen)度: 室溫(wen)，確保環境溫(wen)度(du)穩定(ding)。

試(shi)驗速(su)度(du): 設定為(wei)1mm/min，控制(zhi)試驗(yan)速度以保證(zheng)試驗(yan)過(guo)程(cheng)的穩定(ding)性(xing)和可重(zhong)復(fu)性(xing)。

試驗類型: 拉伸試驗，按照標準(zhun)方法執行。

夾具間(jian)距(ju)離: 設置為150mm，根據試樣(yang)尺寸和試驗要求調整夾具間(jian)距。

步驟三、試樣制備 

材料準備(bei): 隨(sui)機(ji)取向熱塑性CFRP是通過將碳(tan)纖維(wei)束(shu)浸(jin)漬熱塑性樹脂后，切割成(cheng)一定長(chang)度(du)并隨機(ji)排列的UD帶，能夠在(zai)短時間內壓(ya)縮成型為碳纖維增強復合(he)材料(liao)。

片材(cai)加工: 使用寬度(du)為(wei)6~8毫米的(de)熱塑性環氧基UD帶，切(qie)割成長度為6.5毫米、13.0毫米(mi)和26毫(hao)米的片材，并(bing)將其成型為(wei)(wei)厚度為(wei)(wei)3毫米的材料板。

試驗片形狀: 參(can)照ISO527-4(2021)標準，將(jiang)試驗片切割成(cheng)長250毫米、寬25毫(hao)米的標(biao)準(zhun)形狀(zhuang)，確保符(fu)合試驗(yan)要求(qiu)。

步驟四、實(shi)施拉伸試驗(yan)

試樣編(bian)號和準備: 設置試樣數為(wei)n=5，包括備(bei)用(yong)試(shi)驗片，共(gong)6個試樣(yang)。

試驗過(guo)程(cheng): 將每個(ge)試(shi)樣(yang)依(yi)次安裝到試(shi)驗(yan)(yan)機上(shang)，并(bing)根據設定的試(shi)驗(yan)(yan)條件開(kai)始(shi)拉伸試(shi)驗(yan)(yan)。

斷(duan)裂評估: 實時(shi)記(ji)錄(lu)試驗過程中的斷(duan)(duan)裂(lie)情(qing)況(kuang)。在每個試樣拉伸至破壞時(shi)，記(ji)錄(lu)并(bing)拍攝斷(duan)(duan)裂(lie)位置的照片。

結果分析: 分析每個(ge)試樣的斷裂(lie)位置和形態，確(que)保(bao)所有(you)試樣均在評估區域內斷裂(lie)，驗證(zheng)試驗過程的有(you)效性(xing)和可靠性(xing)。

步(bu)驟五、結(jie)果記錄與報告

斷裂照片: 根據(ju)試驗(yan)后獲取的斷(duan)裂照片（如圖4、5、及(ji)6），評估并記錄(lu)每個試樣的(de)斷裂(lie)情(qing)況。

結論: 根(gen)據試驗結果撰(zhuan)寫報告，總結隨機取向熱塑性CFRP在拉(la)伸條(tiao)件下的性(xing)能表現，提(ti)供定量和定性(xing)分析結果。

 

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