复合材料界面剪切强度试验方法评定
剪切强度试验
剪切强度试验剪切强度试验是一种用于评估材料抗剪切能力的试验方法。
它是一种常见的力学性能试验，广泛应用于工程领域和科学研究中。
剪切强度试验主要通过施加垂直于材料表面的切割力来测量材料的抗剪切能力。
在试验中，常用的试验样品形状包括圆形、方形和矩形等。
试验过程中，首先将试样固定在试验机上，然后施加垂直于试样表面的力，使试样发生剪切变形。
通过测量施加的力和试样变形，可以得到材料的剪切强度。
剪切强度试验的结果可以用于评估材料的强度和可靠性。
在工程设计中，剪切强度是一种重要的力学参数，它能够指导结构的设计和选材。
例如，在建筑领域中，钢材的剪切强度是设计梁的关键参数之一。
在材料研究中，剪切强度试验可以用于比较不同材料的性能，从而选择最合适的材料用于特定的应用。
剪切强度试验的结果受多种因素的影响，包括材料的组成、结构和处理工艺等。
例如，金属材料的晶粒结构和金属间化合物的分布对剪切强度有着重要影响。
此外，试样的几何形状和试验条件（如应变速率和温度）也会对试验结果产生影响。
剪切强度试验可以通过不同的方法进行，常见的试验方法有直剪试验、双剪试验和圆柱剪切试验等。
这些方法在试样形状和试验过程中的施力方式上存在差异，选择合适的试验方法需要根据具体的试验目的和材料特性进行。
在进行剪切强度试验时，需要注意一些实验细节。
首先，应确保试样的尺寸和几何形状符合标准要求，以保证试验结果的准确性和可比性。
其次，试验过程中应避免应变速率过快或过慢，以免对试验结果产生影响。
此外，试验设备和仪器的选择和校准也是确保试验结果准确可靠的重要因素。
剪切强度试验是一种重要的力学性能试验方法，可以用于评估材料的抗剪切能力。
在工程领域和科学研究中，剪切强度试验的结果对于材料的选择和设计具有重要的指导意义。
通过合理设计试验方案和严格控制试验过程，可以获得准确可靠的试验结果，为工程设计和材料研究提供有力支持。
聚合物基复合材料及其层压板短梁剪切强度标准试验方法(D 2344)
ASTM 标准：D 2344/D 2344M–00聚合物基复合材料及其层压板短梁剪切强度标准试验方法1Standard Test Method for Short-Beam Strengthof Polymer Matrix Composite Materials and Their Laminates1 范围1.1 本试验方法适用于测量高模量纤维增强的聚合物基复合材料的短梁剪切强度。
短梁试件从一块曲板或平板上经机械加工而成，其厚度可达6mm[0.25in]，短梁承受3点弯曲载荷。
1.2 复合材料形式限定于连续或不连续纤维增强的聚合物基复合材料，其弹性性能关于梁的纵轴是均衡、对称的。
1.3 本标准并未打算提及，如果存在的话，与使用有关的所有安全性问题。
在使用本标准之前，本标准的用户有责任建立合适的安全与健康的操作方法，以及确定规章制度的适用性。
1.4 以国际单位（SI）或英制单位（inch–pound）给出的数值可以单独作为标准。
每一种单位制之间的数值并不严格等效，因此，每一种单位制都必须单独使用。
由两种单位制组合的数据可能导致与本标准的不相符。
2 参考文献2.1 ASTM标准D 792 置换法测量塑料密度和比重（相对密度）试验方法2Test Methods for Density and Specific Gravity (Relative Density) of Plastics byDisplacementD 883 与塑料相关的术语2Terminology Relating to PlasticsD 2584 弯曲增强树脂燃烧质量损失试验方法31本试验方法由ASTM的复合材料委员会D30审定，并由单层和层压板试验方法专业委员会D30.04直接负责。
当前版本于2000年3月10日批准，2000年6月出版。
最初出版为：D 2344–65T。
上一版本为：D 2344–84(1995)。
Test Method for Ignition Loss of Cured Reinforced ResinsD 2734 增强塑料空隙含量试验方法3Test Method for Void Content of Reinforced PlasticsD 3171 复合材料组分含量测试方法4Test Method for Constituent Content of Composite MaterialsD 3878 复合材料术语4Terminology of Composite MaterialsD 5229/D 5229M 聚合物基复合材料吸湿性能及平衡状态调节试验方法4Test Method for Moisture Absorption Properties and Equilibrium Conditioning ofPolymer Matrix Composite MaterialsD 5687/D 5687M 试件制备时按照工艺指南进行平复合材料板的制备指南4Guide for Preparation of Flat Composite Panels With Processing Guidelines forSpecimen PreparationE 4 试验机载荷标定方法5Practices for Force Verification of Testing MachinesE 6 与力学试验方法相关的术语5Terminology Relating to Methods of Mechanical TestingE 18 金属材料洛氏硬度和洛氏表面硬度试验方法5Test Methods for Rockwell Hardness and Rockwell Superficial Hardness ofMetallic MaterialsE 122 选择样本尺寸用以估计批次或工艺质量测量方法6Practice for Choice of Sample Size to Estimate a Measure of Quality for a Lot orProcessE 177 ASTM试验方法中精度和偏差的使用方法6Practice for Use of the Terms Precision and Bias in ASTM Test MethodsE 456 与质量和统计相关的术语6Terminology Relating to Quality and StatisticsE 1309 数据库中纤维增强聚合物基复合材料的标识指南4Guide for the Identification of Fiber-Reinforced Polymer Matrix CompositeMaterials in DatabasesE 1434 数据库中纤维增强聚合物基复合材料的力学性能试验数据记录指南4Guide for Recording Mechanical Test Data of Fiber-Reinforced CompositeMaterials in DatabasesE 1471 计算机材料性能数据库中纤维、填料及蜂窝芯材料的标识指南4Guide for the Identification of Fibers, Fillers, and Core Materials in Computerized 3Annual Book of ASTM Standards, Vol 08.02.4Annual Book of ASTM Standards, Vol 15.03.5Annual Book of ASTM Standards, Vol 03.01.Material Property Databases3 术语3.1 定义——术语D 3878定义了与高模量纤维及其复合材料有关的术语。
胶合剪切强度测试
胶合剪切强度测试胶合剪切强度测试是一种常用的测试方法，用于评估胶合材料在受剪力作用下的抗剪性能。
胶合剪切强度是指在胶合材料被纵向施加剪切力时，胶合界面的抗剪强度。
胶合剪切强度的测试对于评估胶合材料的质量、性能以及在实际应用中的可靠性具有重要意义。
胶合剪切强度测试通常使用剪切试验机进行，具体操作步骤如下：准备测试样品。
根据需要，将要测试的胶合材料切割成相应的尺寸和形状，确保样品表面平整、光滑，以及无明显的缺陷和污染。
然后，将样品夹持在剪切试验机的夹具上，确保样品处于水平状态，以避免偏斜对测试结果的影响。
接下来，开始施加剪切力。
通过调整试验机的速度和载荷范围来控制剪切过程的条件，确保测试过程的稳定性和可重复性。
在测试过程中，实时监测样品的变形和载荷。
通过记录下剪切过程中的载荷-位移曲线，可以获得胶合剪切强度的相关参数，如最大载荷和断裂位移等。
根据测试结果，计算胶合剪切强度。
胶合剪切强度一般使用以下公式计算：胶合剪切强度 = 断裂载荷 / 胶合界面的有效剪切面积在进行胶合剪切强度测试时，需要注意以下几点：选择合适的试验条件。
试验条件的选择应符合实际使用环境和要求，以保证测试结果的准确性和可靠性。
确保样品的制备质量。
样品的制备质量直接影响胶合剪切强度测试结果的准确性，所以需要仔细进行样品制备，并排除样品制备过程中的干扰因素。
还需注意试验过程中的安全问题。
胶合剪切强度测试需要使用试验机等设备，操作者应具备相关的安全意识和操作技能，以确保人身安全和设备的正常运行。
胶合剪切强度测试是一种重要的测试方法，可以评估胶合材料的抗剪性能。
通过合理选择试验条件、准备优质的样品和注意安全问题，可以获得准确可靠的测试结果，为胶合材料的质量控制和应用提供科学依据。
复合材料强度检测常用方法
复合材料强度检测常用方法一、引言复合材料广泛应用于航空、航天、汽车、建筑等领域，其性能与质量的检测是保证产品质量的重要环节之一。
其中，强度检测是复合材料性能检测的重要内容之一。
本文将介绍复合材料强度检测的常用方法，包括拉伸试验、剪切试验、弯曲试验、扭曲试验、压缩试验等。
二、拉伸试验拉伸试验是复合材料强度检测中最常用的方法之一，也是最基本的试验方法之一。
该试验方法通过施加拉伸荷载，使试样发生拉伸变形，从而获得试样的拉伸强度、弹性模量、屈服强度等力学性能参数。
1. 试样制备拉伸试验的试样形状为矩形条形，标准尺寸为25mm×250mm，以纤维方向为长度方向。
试样应当在同一工艺条件下制备，以保证试样的一致性。
2. 试验设备拉伸试验需要用到拉伸试验机，该设备能够施加稳定的拉伸荷载，同时具备高精度的位移测量系统，以便实时监测试样的变形情况。
3. 试验步骤（1）将试样安装在拉伸试验机上，并调整试验机的夹持装置，使试样处于合适的位置。
（2）设置试验机的拉伸速度和荷载范围。
（3）启动试验机，逐渐施加拉伸荷载，同时记录试样的变形情况和荷载变化情况。
（4）直至试样断裂，停止试验。
4. 试验结果分析拉伸试验得到的结果包括试样的最大拉伸强度、屈服强度、弹性模量等参数。
通过对试验结果的分析，可以评估复合材料的强度性能和应力-应变曲线的特征。
三、剪切试验剪切试验是复合材料强度检测中常用的试验方法之一，该试验方法通过施加剪切荷载，使试样发生剪切变形，从而获得试样的剪切强度、剪切模量等参数。
1. 试样制备剪切试验的试样形状为矩形条形，标准尺寸为25mm×250mm，以纤维方向为长度方向。
试样应当在同一工艺条件下制备，以保证试样的一致性。
2. 试验设备剪切试验需要用到剪切试验机，该设备能够施加稳定的剪切荷载，同时具备高精度的位移测量系统，以便实时监测试样的变形情况。
3. 试验步骤（1）将试样安装在剪切试验机上，并调整试验机的夹持装置，使试样处于合适的位置。
复合材料层合板面内剪切实验方法的评价_王言磊
① /②
93% 96% 92% 106% 96%
注 :表中数值为 5个试件的平均值 。
5种层合板在 2种面内剪切实验方法下典型的 剪应力 -应变曲线如图 2 ～ 6。从图中可以看到 , 大多 数层合板的剪应力 -应变曲线在剪应变为 0. 6%以内 吻合地非常好 , 在此之后 , ±45°拉伸实验获得的曲 线渐渐落在 V 形开口轨道剪切实验曲线下面 , 只有 BX600层合板的剪应力 -应变曲线整体吻合地较好 。 除剪切强度偏低外 , ±45°拉伸实验获得的极限剪应 变也偏低 。
图 2 典型的 L700层合板的剪应力 -应变 F ig. 2 Typica l shea r stress-strain curve s of L700 lam ina te
图 3 典型的 LT600层合板的剪应力 -应变 F ig. 3 T ypical shear stre ss-strain cu rves o f LT600 lam ina te
3 试件参数及实验
为使 ±45°拉伸实验和 V形开口轨道剪切实验的 对比更具有一般性 , 本文选用 5种 E 玻璃纤维织物 / 乙烯基酯树脂手糊层合板 , 详细参数如表 1所示 。这 5种层合板均为最常见的层合板类型 , 具有一定的代 表性 。乙烯基酯树脂采用上纬公司的 SWANCOR-901 产品 。 5种层合板的纤维体积含量均在 30%左右 。 按照 ASTM D3518和 ASTM D7078制作的标准试件如 图 1所示 , 每组试件各 5个 。
4 结果与分析
5种复合材料层 合板的 增强纤 维铺 层各不 相 同 , 因此它们在 2种面内剪切实验方法下的破坏特
征也具有较大 的差异 。 其面 内剪切性能参 数见表 2。从表 2中可以发现 , ±45°拉伸实验在测试面内 剪切模量时 具有相对较好的精度 。与 V 形开口轨 道剪切实验相比 , 误差均在 7%以内 。 然而在测试 面内剪切强度方 面 , ±45°拉伸实验所得值 往往偏 低 , 最大相差 39%, 最小相差 12%。 以往研究结果 也表明 ±45°拉伸实验在测试剪切强度方面最大误 差可达 30 ～ 40%[ 3] 。 ±45°拉伸实验为测定层合板 面内剪切模量提供了一种简单的方法 , 且测试精度 一般在可接受范围内 。但在使用剪切强度和剪应变 结果时须十分小心 , 这是因为 ±45°拉伸试件是处于 双轴应力状态而不是纯剪切状态 , 且试件自由边附
高分子增强复合防水片材复合强度、接缝不透水性、剪切状态下的粘合性能试验方法(一)
高分子增强复合防水片材复合强度、接缝不透水性、剪切状态下的粘合性能试验方法(一)随着建筑水电工程的安全隐患逐渐凸显，防水材料也越来越受到重视。
高分子增强复合防水片材作为新一代防水材料，因其耐腐蚀、不易老化、施工简单等优点，已经被广泛应用。
但是，如何保证高分子增强复合防水片材的复合强度、接缝不透水性以及剪切状态下的粘合性能？接下来我们将从这三方面介绍高分子增强复合防水片材的试验方法。
一、复合强度试验高分子增强复合防水片材由外层聚合物薄膜和内层聚乙烯防水膜组成，两层材料复合后形成片材。
一般采用剥离试验来测定材料的复合强度。
具体试验步骤如下：1.将试样切成相应的尺寸，按照一定的力值放在切割座上固定。
2.将座架缓慢上升，以一定速度将试样分离。
3.记录每一个过程中的力值，并以此推算复合强度。
二、接缝不透水性试验高分子增强复合防水片材在铺设过程中，需要通过接缝的方式将两个片材拼接在一起，此时就需要对材料的接缝不透水性进行检测。
通常采用水箱试验法来检测，试验步骤如下：1.将装有水的水箱放置于一个平稳的位置上，并留意水位。
2.将试样放置于水箱上，保证其接触到水面，尽量不要出现气泡。
并且将接缝处向水箱另一侧倾斜，将水封入住。
3.几个小时后（一般为24小时），观察试样是否渗水。
三、剪切状态下的粘合性能试验高分子增强复合防水片材需要在剪切作用下保证粘合性能，因此可以通过剪切试验来检测其粘合性能。
具体试验步骤如下：1.制作试样，按照一定尺寸切割，使其成为矩形形状。
2.将试样放在剪切座上，并固定好。
3.以一定速度施加剪切力，记录并计算出其剪切强度值。
以上就是高分子增强复合防水片材的三种试验方法，经过试验，可以有效地检测出材料的复合强度、接缝不透水性以及剪切状态下的粘合性能。
同时，在实际使用中还需要注意选择适合的施工方法和工艺流程，以保证材料的防水效果。
结构界面胶剂剪切粘结强度测定方法及评定标准
结构界面胶剂剪切粘结强度测定方法及评定标准S．1 适用范围S．1．1 本方法适用于承重结构混凝土界面胶（剂）粘结剪切性能的试验室测定及合格评定。
S．1．2 当混凝土基材表面喷抹高强度聚合物砂浆或复合水泥砂浆为面层时，其与基材粘合面压缩剪切强度的测定也可采用本方法。
S．2 试验设备及装置S．2．1 压力试验机压力试验机的加荷能力，应使试件的破坏荷载处于试验机标定满负荷的20％～80％之间。
试验机的示值误差不应大于1％。
S．2．2 剪切加荷装置剪切加荷装置的构造如图S．2．2所示，宜采用45号碳钢制作，其零部件的加工允许偏差应取为±0．1mm。
图S．2．2 剪切加荷装置构造1—钢垫块；2—加荷示意；3—试件位置；4—活动抵承块；5—定位螺杆；6—底座S．2．3 浇筑混凝土试坯的模具测定界面剂粘合面剪切强度的试件，是以混凝土凸形块为试坯经专门加工而成。
混凝土凸形块应在特制的铝合金模具中浇筑成型。
该模具应为钢模，采用45号碳钢制作。
其设计和加工应符合下列要求：1 模具应可拆卸，且拆卸的构造不应在操作时伤及试坯；2 模具内表面的光洁度应达6．3级；3 模具加工的允许偏差应符合下列规定：1）模内净截面各边尺寸：±0．10mm；模内净长度尺寸：±0．50mm；2）模具各相邻平面的夹角应为90°，其允许偏差为±6′；3）模具各边组成的上、下两表面，其平面度的允许偏差为短边长度的±1．0％。
．3 试坯和试件的制备S．3．1 试坯（混凝土凸形块，见图S．3．1）应采用符合下列要求的材料按C40混凝土的配合比进行配制，并在符合本附录S．2．3要求的模具中浇筑成型：1 水泥应为强度等级不低于42．5级的普通硅酸盐水泥，其质量应符合现行国家标准《通用硅酸盐水泥》GB 175的规定；2 细骨料应为中国ISO标准砂，其质量应符合现行国家标准《水泥胶砂强度检验方法（ISO法）》GB/T 17671的规定；3 粗骨料应为最大颗粒直径不大于4．5mm的碎石或卵石（豆石），其质量应符合现行国家标准《普通混凝土用砂、石质量及检验方法标准》JGJ 52的规定；4 拌合用水应为饮用水。
实验18 单向纤维增强复合材料面内剪切性能试验
实验18 单向纤维增强复合材料面内剪切性能试验一，实验目的1，掌握单向复合材料面内剪切性能及其测试方法。
二，实验内容测定单向复合材料剪切强度，剪切模量，极限剪应变，观察单向复合材料试样面内剪切的破坏特征 三，实验原理用双边带V 型缺口的扁矩形直梁试样，通过专用剪切夹具，对其施加两个对称力偶，使得试样的中心截面处产生纯剪应力状态。
四，实验仪器设备电子万能试验机，V 型缺口梁剪切试验夹具，静态应变仪，应变计（片），温度补偿片，游标卡尺等五，实验计算公式： 1，剪切强度和剪应力12ii P S wh P wh τ==P ——试样破坏时的最大载荷，或剪应变为5%的载荷，Ni τ——第n 级载荷时的剪应力，单位为MPai P ——第n 级载荷，单位为Nw ——试样两缺口之间的宽度，mm h ——试样厚度，mm 2，剪应变和极限应变4545||||i γεε+-=+ u γ=取小值 5%剪应变极限载荷下的应变 式中：i γ——第n 级载荷时的剪应变 45ε+——第n 级载荷时+45方向的应变 45ε-——第n 级载荷时-45方向的应变u γ——极限应变3，剪切弹性模量124545(||||)PG wh τγεε+-∆∆==∆∆+∆ 式中：12G ——剪切弹性模量，单位为MPaτ∆——剪切应力-应变曲线的直线段上选取的剪应力增量，MPa γ∆——与τ∆相对应的剪应变增量P ∆ ——载荷应变曲线直线段上选取的载荷增量，N45ε+∆——与P ∆相对应的+45方向应变增量 45ε-∆——与P ∆相对应的-45方向应变增量七、实验分析：1.应变超过量程，导致最后的极限剪应变没有数值。
2.试样在试验段内破坏，因此试验数据比较可靠。
3.从±45°应变看，前7次45ε+∆和45ε-∆相差不超过10%，说明这次试样受到载荷很接近于纯剪。
4.破坏界面较为平整，为纯剪切破坏。
剪切试验图像如下：。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
ｚ＋ｓｉｎ
２等ｃ。ｓ ２等＝。Ⅲ，
由式（２１）可解出纤维压入试验的特征值名和Ｄｕｎｄｕｒｓ常数的关系，见图５。
蹦≯一Ｉ 皓搿锵’
图５纤维压入试验特征值 ２．３微珠脱粘试验：ａ＝尢，ｂ＜冗／２
微珠脱粘试件的楔形角口等于万，楔形角ｂ为小于旎的值，视具体试件而
定，特征方程可写为：
４∥２ ｓｉｎ ２五万（ｓｉｎ ２五ｂ一五２ ｓｉｎ
图３界面端轴对称模型
．１６９．
Ｃｒｏｓｓ—ｓｔｒａｉｔ
Ｗｏｒｋｓｈｏｐ
ｏｎ
Ｅｎｇｉｎｅｅｄｎｇ Ｍｅｃｈａｎｉｃｓ。２００９
２００９ｔｌｉ度海峡两岸Ｔ程力学研讨会
图４纤维拔出试验特征值 ３．２纤维压入试验：ａ＝兀／２，ｂ＝＇ｚ／２
纤维压入试件的二个楔形角ａ和ｂ都等于别２，相应的特征方程可以简化为
（ｓｔｎ ２等卅）２∥２＋２Ａ２（ｓ舻等一兄２ ｐ鲋（２２－１）ａ
２
．。
纤维拔出试件的二个楔形角口和ｂ分别等于瘌７舵，相应的特征方程可以简
ｓｉｎ
ＣＯＳ
化为：
（１—２兄２一ＣＯＳ五厅×４∥２
＋（１—２力２）（２ａ
２五万＋口２）＋８五２（口一１）∥ｓｉｎ
２Ａ万＋１）一２口ＣＯＳ
Ａ万一ＣＯＳ
２五万 ３Ａ，『＝０
（２０）
由式（２０）可解出纤维拔出试验的特征值脚Ｄｕｎｄｕｒｓ常数的关系，见图４。
Ｃｒｏｓｓ－ｓｔｒａｉｔ
Ｗｏｒｋｓｈｏｐ
ｏｎ
Ｅｎｇｉｎｅｅｎｎｇ Ｍｅｃｈａｎｉｃｓ．２００９
２００９年度海峡两岸丁程力学研讨会
复合材料界面剪切强度试验方法评定
嵇醒戴瑛
（同济大学固体力学教育部重点实验室．上海２０００９２）
摘要：复合材料界面剪切强度的试验方法主要有纤维拔出、纤维压入、纤维段裂和微珠 脱粘等四种，但由这四种试验得到的界面剪切强度存在很大的分散性。虽然对试验技术
件的界面端应力奇异性指数关于Ｄｕｎｄｕｒｓ常数的曲线图是不同的。由图４—７中可 知，对于相同的纤维／基体组合（即相同Ｄｕｎｄｕｒｓ常数），四种试件的奇异性指数
乃或特征值见是各不相同的，表３给出了文献［５】所用的未经表面处理的碳纤维复 合材料试件四种界面端的特征值和对应的应力奇异性指数。由表中所列计算结果 可知四种试件的应力奇异性指数乃是各不相同的。因而其试验结果是不可比的。
示在图６中。
一１７０．
Ｃｒｏｓｓ－ｓｔｒａｉｔ
Ｗｏｒｋｓｈｏｐ
ｏｎ
Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ Ｍｅｃｈａｎｉｃｓ，２００９
２００９年度海峡两岸－Ｔ程力学研讨会
图６微珠脱粘试验特征值（基体楔形角ｂ＝６００） ２．４纤维段裂试验：ａ＝兀／２（自由面边界条件），ｂ＝ｎ／２（对称面边界条件） 纤维段裂试验的基体边界条件是对称面条件，与式（１４）有差异，其特征方 程不包含在式（１６）中，需另行推导，相关论文已投《力学季刊》，在此只给出
－０．９８５７ －－０．９Fra bibliotek５７．０．９２９０
特别要说明的是纤维段裂试验，这种试验方法不是根据脱粘剪力来计算界面剪切强 度的，而是用段裂后的临界长度和纤维的拉伸强度来推算的【ｌ】。存在的问题是：当试验 到达临界长度时，界面脱粘是否恰好发生？【９］对纤维段裂试验的可信度作了进一步的讨
论。
从以上分析可知，由于四种试验结果的分散性根源于试件界面端的应力奇异性，是 无法通过试验技术的改进来消除的。另一方面，纤维拔出、纤维压入、和微珠脱粘这三 种试验方法本身并没有什么不合理的地方，问题在于在根据试验结果计算界面剪切强度 时，忽略了界面端的应力奇异性。
进行了许多改进，分散性仍未能消除。为研究分散性产生的原因，本文以双材料轴对称
界面端应力奇异性分析为基础，并给出了奇异性指数随Ｄｕｎｄｕｒｓ常数的变化情况，求出 四种试件界面端的奇异性指数。南此看出：相同的纤维和基体制作的四种试件，其界面 端应力场的奇异性指数是各不相同的。从而阐明了四种界面剪切强度试验结果巨大分散 性的原因，在于试件界面端处的应力奇异性。 关键词：界面剪切强度试验方法，轴对称界面端，应力奇异性。
＜ ｌ奄
罔
（ａ）纤维拔出试验 （ｂ）微珠脱粘试验
日 ．一！竖！ｌ 、甚
（ｃ）纤维段裂试验 图ｌ测定界面剪切强度细观试验方法示意图
（ｄ）纤维压入试验
．１ ６７．
Ｃｒｏｓｓ－ｓｔｒａｉｔ
Ｗｏｒｋｓｈｏｐ
ｏｎ
Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ Ｍｅｃｈａｎｉｃｓ。２００９
２００９＝ｆＦ度海峡两岸Ｔ程力学研讨会
这四种试验方法都是让单纤维界面承受剪力，根据界面脱粘荷载计算得出界面剪切 强度。其差别在于所用试件的外形和加载方式（见图１）。原以为：只要纤维，基体和 界面相同，这四种方法应能给出相同的界面剪切强度。然而情况并非如此。
表３四种试件界面端的特征值和应力奇异性指数
试验方法 纤维拔出试验 微珠脱粘试验‘６昌６０。） 纤维压入试验 纤维段裂试验
伐
８
一Ｏ．１ ９４９ 一Ｏ．１ ９４９ —０．１ ９４９ 一Ｏ．１９４９
九，Ｉｓ ０．６６ １ ３
一０．９８５７ －０．９８５７
．Ｏ．３３８７
．０．１ ２１ ４ ．０．３２８３
０．８７８６ Ｏ．６７１ ７ ０．０７１０
特征值五的特征方程（２３）以及特征值兄关于Ｄｕｎｄｕｒｓ常数的变化情况（见图
７）
２（１一∥）Ｉ（口一∥）允２＋（１＋，８）ｓｉｎ ２＿Ａ，Ｔｌ Ｉ一（１＋口）＝０
Ｌ
ｚ
ｒ
＇一１
Ｊ
（２３）
顺便指出，本文式（２０）和（２２）与文献［７】中对应的公式稍有不同，系文献［７］ 的推导中略有差错所致。
◆ 口一一 少
名＝
．Ｊ，
’１５＼’。…ｎ
．、．
．＾＾、
—一Ｊ
／
图７纤维段裂试验特征值
３界面剪切强度试验结果分散性的讨论
．１７１．
Ｃｒｏｓｓ—ｓｔｒａｉｔ
Ｗｏｒｋｓｈｏｐ
ｏｎ
Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ Ｍｅｃｈａｎｉｃｓ，２００９
２００９年度海峡两岸工程／Ｊ学研讨会
从图４、５、６和７可见，纤维拔出、纤维压入、微珠脱粘和纤维段裂试验试
．１６８．
Ｃｒｏｓｓ－ｓｔｒａｉｔ
Ｗｏｒｋｓｈｏｐ
ｏｎ
Ｅｎｇｉｎｅｅｎｎｇ Ｍｅｃｈａｎｉｃｓ，２００９
２００９年度海峡两岸Ｔ程力学研讨会
其界面端应力场奇异性指数是各不相同的，从而看出这四种试验方法并不具有可比性， 所测得的ＩＦＳＳ受到应力奇异性的严重ＩＴ扰。
表１四种试验方法测得的未经表面处理碳纤维复合材料界面剪切强度［５】
４结论
本文从纤维拔出、纤维压入、纤维段裂和微珠脱粘试验的四种试件存在楔形角不同 的界面端入手，建立了轴对称界面端模型。当我们仅关注于界面端的应力奇异性时，可 以采用渐近展开法；对弹性轴对称基本方程进行简化；根据边界条件和齐次线性代数方 程非零解条件，得到了求解任意楔形角界面端特征值的特征方程。根据四种试验所用试 件的楔形角的值，推导出相应的特征方程，并给出了特征值关于Ｄｕｎｄｕｒｓ常数的曲线 图。根据文献【５］给出的纤维／基体的性能参数，计算了四种试件的界面端应力奇异性指 数，发现文献［５】中所用试件在界面端应力场的奇异性指数是各不相同的，从而得出四种 试验方法不具可比性的结论。 另一方面，纤维拔出、纤维压入、和微珠脱粘这三种试验方法本身并没有什么不合 理的地方，问题在于：当界面端存在应力奇异性时，在计算界面剪切强度的应力分析 中，忽略了界面端存在的应力奇异性，所以现行的界面剪切强度是用名义应力来表征 的。由此造成的后果，就是我们在文献［５】中所看到的试验结果的分散性。 不过，这三种试验可以单独用于复合材料界面剪切强度的相对比较。
０引言
复合材料的界面剪切强度（ＩＦＳＳ）直接影响到复合材料的强度和韧性，界面 剪切强度的研究和测定也成为复合材料界面研究中的一个重点。 测定ＩＦＳＳ的试验方法主要有四种（见图１）：纤维段裂（Ｆｒａｇｍｅｎｔａｔｉｏｎ）［１］、纤维拔 出（Ｐｕｌｌ．ｏｕｔ）［２］、纤维压入（Ｍｉｃｒｏ－ｉｎｄｅｎｔａｔｉｏｎ）Ｊ３］、微珠脱粘（Ｍｉｃｒｏ—ｄｅｂｏｎｄ）［４】。
Ｈ １Ｊ
１Ｊ
Ｍｉｌｌｅｒ Ｂ，Ｍｕｒｉ Ｐ ａｎｄ ＲｅｂｅｎｆｅＩｄ Ｌ，Ａ ｍｉｃｒｏｂｏｎｄ ｍｅｔｈｏｄ ｆｏｒ ｄｅｔｅｒｍｉｎａｔｉｏｎ ｏｆ ｔｈｅ ｓｈｅａｒ ｓｔｒｅｎｇｔｈ ｏｆ ａ ｆｉｂｅｒ／ｒｅｓｉｎ ｉｎｔｅｒｆａｃｅ［Ｊ】，Ｃｏｍｐｏ．Ｓｃｉ．Ｔｅｃｈｎ０１．，ｌ ９８７，２８，ｌ ７．３２． Ｐｉｔｋｅｔｈｌｙ，Ｍ．Ｊ．ｅｔ ａ１．Ａ ｒｏｕｎｄ ｒｏｂｉｎ ｐｒｏｇｒａｍｍｅ
．１７２．
Ｃｒｏｓｓ－ｓｔｒａｉｔ
Ｗｏｒｋｓｈｏｐ
ｏｎ
Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ Ｍｅｃｈａｎｉｃｓ，２００９
２００９｛Ｆ度海峡两岸Ｔ程力学研讨会
参考文献
【１】．Ｋｅｌｌｙ，Ａ．ａｎｄ Ｔｙｓｏｎ，Ｗ．Ｒ．，Ｔｅｎｓｉｌｅ
ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ ｏｆ ｆｉｂｅｒ－ｒｅｉｎｆｏｒｃｅｄ ｍｅｔａｌ：ｃｏｐｐｅｒ—ｔｕｎｇｓｔｅｎ ａｎｄ
‘崮家自然科学基金资助项目。作者简介：嵇醒（１９６６．６），男，江苏常熟，教授，固体力
学。
幻 ∞ ∞ ∞ ∞
一面正：一ｅ越隈Ｓ斌匡昧
｛寻
０ １ ２ ３ ４ ５ ６ ７ ８ ９ １０ １１ １２
实验宅序号
图２试验测得的未经表面处理的碳纤维／环氧树脂复合材料的界面剪切强度【５】 超过２９％。但不｜＝ｉ司试验方法测得的ＩＦＳＳ的最大值（纤维拔出试验）和最小值（纤维 段裂试验）之比竞高达２７０％。 为找出造成试验方法间如此之大的偏差的原因，【７］年１：１１８］建立了如图３所示的轴对称 界面端模型；从弹性力学轴对称基本方程出发，采用渐近展开法，得到了任意楔形角界 面端的特征方程；根据四种试验所用试件的楔形角，得到了相应的的特征方程，并得出 了界面端应力奇异性指数与Ｄｕｎｄｕｒｓ常数的曲线图。根据文献［５】给出的纤维／基体的性能 数据，计算出四种试件的界面端应力奇异性指数，发现文献【５】中四种试验所用的试件，