论复合材料弯曲实验.pdfVIP

1996年　 　　　　　　　　　　　　　　玻璃钢复合材料　　　　　　　　　　　　　1996 第4期　　　　　　　　　 　　　　　　　№4 F ib er R ein fo rced P la st ics Com p o site s 论复合材料弯曲实验 李家驹　李延红　 曾汉民 ( 中山大学材料科学研究所　广州　5 10275) 摘要: 　本文通过一系列的实验比较和分析研究, 客观地评论了复合材料弯曲性能测定的两种主要实验方法 三点弯曲和四点弯曲方案的优缺点, 供研究、测定复合材料弯曲性能时参考。 关键词: 　复合材料　性能测试　弯曲实验 从理论上讲, 四点弯曲方法在其测量段 l 1　前　言 ( ( ) ( ) ) 上 参阅表1图1 b 和 c , 只有弯矩作用而没 目前, 基于复合材料梁的弯曲理论建立的 有横向剪切力的干扰, 故是一个测定复合材料 复合材料性能测试方案, 已有多种。例如, 三点 层板弯曲性能的理想模型。但 目前在复合材料 弯曲方案不仅用于进行弯曲模量、弯曲强度测 科技界和材料实验室中, 使用较多而流行的方 定, 还可以进行层间剪切强度测定。四点弯曲对 法却是有横向剪力干扰的三点弯曲实验法。这 称加载时, 对一般正轴铺层的复合材料可测弯 问题引起了不少用户的质疑, 在中外的材料界 曲模量、弯曲强度; 而偏轴45 °时, 则可用来测定 中亦有争论。因此, 本文也想通过实践, 有 目的 〔1〕 复合材料的平面剪切模量 ; 当四点弯曲反对 地进行一些必要的实验, 通过分析比较这两种 称加载时, 则成为简便的多种材料剪切性能测 方法的优劣, 澄清疑问, 提高认识。并仅以此文 定或正交各向异性复合材料三个主方向剪切模 的工作, 与同行进行交流, 以供在复合材料研究 〔2 〕 量 和 剪 切 强度 测 试 方 案 ; 60 年 代 初 期, 和测试工作中作一参考。 H ow ard 首先提出了“五点弯曲”实验方案, 一 2　实　验 次实验可同时把蜂窝夹层板的剪切刚度和弯曲 〔3 〕 刚度测定 , 这个方案有人推广到复合材料特 表1给出复合材料弯曲性能测定中使用的 别是较厚层板的剪切模量和弯曲模量的测试中 三点和四点弯曲方案的受力图式, 并列出它们 去, 可惜它必须同时向试件加三个载荷来进行 对应的中点挠度W c 计算公式、用W c 或中点应 实验而难度较大, 未有建树。文献 〔4 〕应用三点 变 c 表示的弯曲模量 Eb 以及各图式对应的弯 弯曲实验方法和“功的互等定理”相结合, 提出 曲强度 b f 计算公式。 了“刚度分离法”, 成功地解决了一次实验同时 为了节省篇幅, 下面仅简单说明一下本文 测定复合材料或蜂窝夹层板的剪切模量和弯曲 各个实验的简明情况, 并给出这些实验的结果。 模量的问题。而这方法, 实质上就是一简单的三 2. 1　专门考察四点弯曲方法的一组实验