一种层压板Ⅲ型裂纹分层破坏试验方法及试验件

摘要

一种层压板Ⅲ型裂纹分层破坏试验方法及试验件，试验件含有层压板和金属加强板，层压板含有预制裂纹，两侧分别粘接一个等尺寸的金属加强板，试验夹具包含两个Z形夹板和一个限扭台，两个Z形夹板用于连接试验件的前端，限扭台用于限位试验件的后端，试验机夹头通过Z形夹板向试验件的前端施加拉伸载荷，进行层压板Ⅲ型裂纹分层破坏试验。

说明书

技术领域

本发明属于复合材料层间断裂韧性试验方法，具体涉及一种层压板Ⅲ型断裂分层破坏试验方法及试验件。

背景技术

复合材料的分层破坏具有沿层间自相似扩展的特点，可以用断裂力学理论进行预测和分析；复合材料的分层断裂韧性的测试及特性研究十分重要，是应用分层断裂力学分析的基本数据。当前对于Ⅲ型分层断裂韧性研究由于试验技术难度较大，报道较少，所采用的测试方法均具有很大的局限和不足。深入研究Ⅲ型分层断裂韧性试验测试方法及分层特性既有理论价值又有重要应用价值。

发明内容

本发明的目的在于提供一种层压板Ⅲ型裂纹分层破坏试验方法。

一种层压板Ⅲ型裂纹分层破坏试验方法，其特征在于包含以下内容：1)有一个含有预制裂纹的层压板，该层压板是一个长方形，所述的预制裂纹位于层压板前端的中心面上；2)在层压板的两侧分别粘接一个等尺寸的金属加强板，在两侧金属加强板的近前端分别设有对称的螺纹孔，形成层压板Ⅲ型裂纹分层破坏的试验件；3)另有两个Z形夹板，一个上夹板，一个下夹板，上夹板的下端通过螺栓与试验件左侧的金属加强板连接，上夹板的上端与试验机上夹头连接，下夹板的上端通过螺栓与试验件右侧的金属加强板连接，下夹板的下端与试验机下夹头连接；4)还有一个限扭台，该限扭台含有基座和垂直于基座的两个限扭柱；试验件的后端卡位在两个限扭柱之间；5)通过试验机的上夹头和下夹头向试验件的前端施加拉伸载荷，进行层压板Ⅲ型裂纹分层破坏试验。

本申请还提供一种层压板Ⅲ型裂纹分层破坏试验件，其特征在于，该试验件含有层压板和金属加强板，所述的层压板是一个含有预制裂纹的层压板，该层压板是一个长方形，所述的预制裂纹位于层压板前端的中心面上，所述的金属加强板有两个，且与层压板等尺寸，在两个金属加强板的近前端分别设有对称的螺纹孔，两个金属加强板分别粘接在层压板的两侧。

本申请的有益效果在于：1)提供了一种复合材料层压板Ⅲ型断裂韧性层间分层破坏试验件结构和试验夹具以及试验方法。2)试验件两侧的金属加强板与带预制裂纹的层压板一体成型，利用金属加强板的抗扭刚度和限扭柱消除试验件扭转效应的影响，金属加强板与上、下夹板利用螺栓连接，其中螺栓仅深入两侧金属加强板中，不与层压板连接，解决了传统的试验件与带加强片夹头的胶接方法可靠性差，工作量大，对于高韧性或低活性表面的复合材料难以保证胶接强度而无法实施的缺点。

以下结合实施例附图对本申请做进一步详细描述。

附图说明

图1是本申请的层压板Ⅲ型裂纹分层破坏试验方法示意图。

图中编号说明：1试验机上夹头、2连接件、3上夹板、4下夹板、5螺栓、6层压板、7金属加强版、8限扭柱、9基座。

具体实施方式

参见附图，本申请提供的层压板Ⅲ型裂纹分层破坏试验方法，试验中的试验件是一种整体结构，该试验件含有层压板7和金属加强板7，所述的层压板6是一个含有预制裂纹(图中未示出)的层压板，该层压板6是一个长方形，所述的预制裂纹位于层压板前端的中心面上，所述的金属加强板7有两个，且与层压板等尺寸，在两个金属加强板7的近前端分别设有对称的螺纹孔，两个金属加强板7分别粘接在层压板6的两侧，形成层压板Ⅲ型裂纹分层破坏的试验件。

Ⅲ型裂纹分层破坏试验时要对试验件进行装夹，该装夹夹具包含两个Z形夹板和一个限扭台，两个Z形夹板用于连接试验件的前端，限扭台用于限位试验件的后端。两个Z形夹板包括一个上夹板3，一个下夹板4，上夹板3的下端通过螺栓5与试验件左侧的金属加强板7连接，上夹板3的上端与试验机上夹头1连接，下夹板4的上端通过螺栓5与试验件右侧的金属加强板7连接，下夹板4的下端与试验机下夹头(图中未示出)连接；限扭台含有基座9和垂直于基座的两个限扭柱8；试验件的后端卡位在两个限扭柱8之间；通过试验机的上夹头1和下夹头向试验件的前端施加拉伸载荷，进行层压板Ⅲ型裂纹分层破坏试验。

需要强调的是，在通过试验机的上夹头1和下夹头向试验件的前端施加拉伸载荷时，拉伸载荷的力线通过层压板的预制裂纹。

为了保证拉伸载荷的力线通过层压板的预制裂纹，可通过螺栓5调节上夹板3和下夹板4与金属加强板7之间的间隙，以改变层压板6的预制裂纹与拉伸载荷力线的相对位置。

实施中还要注意的是，限扭台上的两个限扭柱8间距最好可调，通过调节限扭柱8间距，使两个限扭柱8的内侧分别与试验件两侧加强片7外表面接触，使限扭柱8不会限制试验件加载方向的变形。