新复合材料力学性能测试技术课件文稿演示
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复合材料力学性能ppt课件
低分子是瞬变过程
（10-9 ～ 10-10 秒）
各种运动单元的运动需要 克服内摩擦阻力，不可能
瞬时完成。
高分子是松弛过程
运动单元多重性：
键长、键角、侧基、支链、 链节、链段、分子链
需要时间
（ 10-1 ～ 10+4 秒）
.
8
Tg 粘流态
Tf
Td
Tf ～ Td
分解温 度
（1）分子运动机制：整链分子产生相对位移
应变硬化
E D A
D A
O A
B
y
图2.4 非晶态聚合物的应力. -应变曲线（玻璃态）
20
2.2 高分子材料的力学性能
.
21
2.2 高分子材料的力学性能
序号 类型
1
2
硬而脆 硬而强
3 强而韧
4 软而韧
5 软而弱
曲线
模量
高
高
高
低
低
拉伸强度
中
高
高
中
低
断裂伸长率 小
中
大
很大
中
断裂能
小
中
大
大
小
F
F
A0
一点弯曲
三点弯曲
均匀压缩 体积形变 压缩应变
F
扭转
F
.
17
2.2 高分子材料的力学性能
应力-应变曲线 Stress-strain curve
标准哑 铃型试
样
实验条件：一定拉伸速率和温度
.
电子万能材料试验机
18
2.2 高分子材料的力学性能
图2.3 高分子材料三种典型的应力-应变曲线
.
19
新课件e第 复合材料力学性能测试技术2
第六章 复合材料力学性能测试技术
6.1拉伸 6.2压缩 6.3弯曲 6.4剪切 6.5冲击 6.6硬度
6.1拉伸 拉伸试验是指在规定条件下，在试样上沿纵轴方向 施加拉伸载荷使其破坏。在拉伸实验中，对于玻璃
纤维织物增强热塑性和热固性塑料板材采用I型试样。
测玻璃纤维织物增强热固性塑料板材亦可采用 Π 型 试样。测定模压短切玻璃纤维增强塑料的拉伸强度 采用ш 型试样。
将试样放置在夹具上，夹持时以试样能上下滑 动为宜，不可过紧。然后以5—15mm/min 的加载速度施加载荷直至试样剪切破坏，记录 破坏载荷。
有明显内部缺陷或不沿剪切面破坏的试样应予 作废。
6.5冲击
冲击试验是用来衡量复材在经受高速冲击载荷
时的韧性或对断裂的抵抗能力的试验方法,一般
冲击试验可分为:摆锤式冲击试验、落球式冲击
在实验中我们采用 I型试样。为了使试样在试验过程
中受力和破坏合理，就必须选择合适的过渡圆弧半
径R和有效宽度b。显然增加R可以减小应力集中，对 试样断裂在有效部位大有好处。单若R过大，使过渡 区占的面积增大，从这点上讲，又增加了试样断在 非有效部位的可能性 。根据试验， R 为 75mm ， b 为
½ 1/2
= b /3.46
长细比为：λ=h/i=10 则试样的高度为：h=10i = 10b /3.46
测量试样尺寸后，将试样安放在加载压头上，（使其 中心线与上下压板中心线对齐），记录最大载荷。有
明显内部缺陷或端部挤压破坏的试样予以作废。
σ=P/F
6.3弯曲 复合材料弯曲实验中试样的受力状态比较复杂， 有拉力，压力，剪力等。 实验采用三点加载简支梁，即将试样放在两支点 上，在两支点的试样上施加集中载荷，使试样变
6.1拉伸 6.2压缩 6.3弯曲 6.4剪切 6.5冲击 6.6硬度
6.1拉伸 拉伸试验是指在规定条件下，在试样上沿纵轴方向 施加拉伸载荷使其破坏。在拉伸实验中，对于玻璃
纤维织物增强热塑性和热固性塑料板材采用I型试样。
测玻璃纤维织物增强热固性塑料板材亦可采用 Π 型 试样。测定模压短切玻璃纤维增强塑料的拉伸强度 采用ш 型试样。
将试样放置在夹具上，夹持时以试样能上下滑 动为宜，不可过紧。然后以5—15mm/min 的加载速度施加载荷直至试样剪切破坏，记录 破坏载荷。
有明显内部缺陷或不沿剪切面破坏的试样应予 作废。
6.5冲击
冲击试验是用来衡量复材在经受高速冲击载荷
时的韧性或对断裂的抵抗能力的试验方法,一般
冲击试验可分为:摆锤式冲击试验、落球式冲击
在实验中我们采用 I型试样。为了使试样在试验过程
中受力和破坏合理，就必须选择合适的过渡圆弧半
径R和有效宽度b。显然增加R可以减小应力集中，对 试样断裂在有效部位大有好处。单若R过大，使过渡 区占的面积增大，从这点上讲，又增加了试样断在 非有效部位的可能性 。根据试验， R 为 75mm ， b 为
½ 1/2
= b /3.46
长细比为：λ=h/i=10 则试样的高度为：h=10i = 10b /3.46
测量试样尺寸后，将试样安放在加载压头上，（使其 中心线与上下压板中心线对齐），记录最大载荷。有
明显内部缺陷或端部挤压破坏的试样予以作废。
σ=P/F
6.3弯曲 复合材料弯曲实验中试样的受力状态比较复杂， 有拉力，压力，剪力等。 实验采用三点加载简支梁，即将试样放在两支点 上，在两支点的试样上施加集中载荷，使试样变
复合材料力学性能详解演示文稿
※ 复合材料的疲劳性能及其影响因素
研究方法
测定在不同受力状态下的应力-寿命（S-N）曲线
特点：复合材料没有明确的疲劳极限 复合材料的疲劳寿命与疲劳极限又很大的分散性
碳纤维强度分散度：10% 玻璃纤维强度分散度：15%
环氧树脂强度分散度：10%
第三十一页，共35页。
疲劳试验的试件最少10-15个
影响疲劳寿命的因素
第五页，共35页。
※ 复合材料力学分类
复合材料力学
复合材料的材料力学
细观力学 叠层理论-----粗观力学
复合材料的结构力学-----宏观力学
第六页，共35页。
a)细观力学
研究单向（或单层）复合材料的平均物理性能与各相材 料的物理性能和相几何之间的关系，以及研究复合材料非均匀 介质各相内部的真实应力与应变场分布。
5.4 单层板的强度理论
最大应力理论
最大应变理论
蔡---希尔强度理论
蔡---吴应力张量多项式理论
第十二页，共35页。
5.5 复合材料的力学性能试验
※ 拉伸试验
第十三页，共35页。
第十四页，共35页。
※压缩试验
第十五页，共35页。
※剪切试验
层间剪切试验
第十六页，共35页。
※弯曲试验
第十七页，共35页。
学 键
结
合
第二十三页，共35页。
玻璃纤维
碳纤维
机械粘着
第二十四页，共35页。
5.7 复合材料单向层板均匀各向同性材料的强度理论最大 Nhomakorabea应力理论
最大主应变理论
最大剪应力理论
最大总应变比能理论
最大剪切应变比能（畸变能）理论
双剪应力理论
复合材料拉伸试验PPT
p D E 2bh 2u
b 环试件宽度； h 环试件厚度； D 环的平均直径； u－载荷增加p时，两半盘间距的变化量；
－两个半盘间的初始距离一定要小（要求两面全面接触），因随着 两个半盘之间的间隙出现，试样的相应部分不仅会被拉直，而且还 会有偏转（如a型）简化改进后的卡具就考虑了这一点。 －由于试件同拉力盘不能完全接触，而且，由于摩擦的影响，以及 拉力盘分开处的试件局部变形的因素的存在，所以环的圆周应变分 布是不均匀的。
可算出：
a13 a23
z1 p2 z1 p1 p2 p1
式中：
z; ;
z 1 p2 1 z2 p1 1 p2 p1
1 00 2 45
0
'' z ,
1 1
通常选用
进行试验。
'' z
2
1
2
2
层间拉伸强度
P
P
P
P a
c
P b
试件环主要采用缠绕法和机械加工法制备
Naval Ordnance Lab.
试件的尺寸：ASTM标准规定了经机械加工的圆环的尺寸
圆环试件卡具
简化改进后的圆环试件卡具
石墨润滑剂
液压式驱动卡具
对弹性模量E的测定，有几种测量变形的方法。最简单的方法是测量两 个半盘间的间隙量（a类似）。
!
只有仔细观察、记录、分析被测试件破坏模式，才能提炼 出反映真实物理客观事实的理论模型，才能真正指导材料的设 计、和优化出完美的材料。
加载条件
－根据试验的目的有选择加载。 弹性常数的 测定： 先加载到预期静强度的10－20％，然后，降低到静强度 的5％之后再开 始加载。 破坏强度的测定： 可直接加载到破坏为止，但加载速率要恒定。若不恒定呢？
复合材料测试方法第一章幻灯片PPT
X射线强度大小由单位时间内通过与X射线传播方 向垂直的单位面积上的光量子数决定。实验表明，X射 线管阳极靶发射出的X射线谱分为两类：连续X射线谱 和特征X射线谱。
连续X射线是高速运动的电子被阳极靶突然阻止 而产生的。它由某一短波限λ0开始一直到波长等于无 穷大λ∞的一系列波长组成。
复合材料测试方法
第一章
复合材料测试方法
第一章
特征X射线有特定波长的X射线，也称单色X射线。
特征X射线谱的波长不受管电压、管电流的影响， 只取决于阳极靶材元素的原子序数。莫塞莱(Moseley， H.G.J.)对特征X射线谱进行了系统研究，并于1913 — 1914年得出特征X射线谱的波长λ和阳极靶的原子序数 Z之间的关系 —莫塞莱定律：
复合材料测试方法
第一章
第一章 X射线衍射分析
第一节 X射线的产生及其性质 1. X射线的发现和X射线学的发展过程 1895年，德国物理学家伦琴(W.C.Rontgen，1845-
1923年)在实验中偶然发现，放在阴极射线管附近密封 好的照相底片被感光。
伦琴当时就断言，这种现象必定是一种不可见的未知 射线作用的结果。由于当时没有找到更适当的名称来称 呼这种射线。伦琴就以数学上常用的未知数X作为它的 代名词，给这种射线取名为X射线，也称伦琴射线。
复合材料测试方法
5.特征X射线谱
当加在X射线管两端 的电压增高到与阳极靶材 相应的某一特定值Vk时， 在连续谱的某些特定的波 长位置上，会出现一系列 强度很高、波长范围很窄 的线状光谱，它们的波长 对一定材料的阳极靶有严 格恒定的数值，此波长可 作为阳极靶材的标识或特 征，故称为标识X射线谱 或特征X射线谱。
他们杰出的工作对X射线学发展的整个进程都具有重 要的指导意义，所以伦琴、劳厄和布拉格分别在1901 年、 1914年、1915年均获得诺贝尔奖。
连续X射线是高速运动的电子被阳极靶突然阻止 而产生的。它由某一短波限λ0开始一直到波长等于无 穷大λ∞的一系列波长组成。
复合材料测试方法
第一章
复合材料测试方法
第一章
特征X射线有特定波长的X射线，也称单色X射线。
特征X射线谱的波长不受管电压、管电流的影响， 只取决于阳极靶材元素的原子序数。莫塞莱(Moseley， H.G.J.)对特征X射线谱进行了系统研究，并于1913 — 1914年得出特征X射线谱的波长λ和阳极靶的原子序数 Z之间的关系 —莫塞莱定律：
复合材料测试方法
第一章
第一章 X射线衍射分析
第一节 X射线的产生及其性质 1. X射线的发现和X射线学的发展过程 1895年，德国物理学家伦琴(W.C.Rontgen，1845-
1923年)在实验中偶然发现，放在阴极射线管附近密封 好的照相底片被感光。
伦琴当时就断言，这种现象必定是一种不可见的未知 射线作用的结果。由于当时没有找到更适当的名称来称 呼这种射线。伦琴就以数学上常用的未知数X作为它的 代名词，给这种射线取名为X射线，也称伦琴射线。
复合材料测试方法
5.特征X射线谱
当加在X射线管两端 的电压增高到与阳极靶材 相应的某一特定值Vk时， 在连续谱的某些特定的波 长位置上，会出现一系列 强度很高、波长范围很窄 的线状光谱，它们的波长 对一定材料的阳极靶有严 格恒定的数值，此波长可 作为阳极靶材的标识或特 征，故称为标识X射线谱 或特征X射线谱。
他们杰出的工作对X射线学发展的整个进程都具有重 要的指导意义，所以伦琴、劳厄和布拉格分别在1901 年、 1914年、1915年均获得诺贝尔奖。
复合材料的力学性能ppt课件
外表改性剂对植物纤维/ 聚丙烯复 合资料力学性能的影响
采用不同的外表改性剂(苯甲酸、硬脂酸、 有机硅烷) 对植物纤维/ 聚丙烯复合体系进 展了处置,研讨了外表改性剂对体系力学性 能的影响规律,讨论了复合资料界面粘接机 理,分析了力学性能的变化规律。研讨结果 阐明,苯甲酸的参与可以使复合资料的拉伸 强度有较大提高,但冲击强度下降;经硬脂 酸处置的复合资料,其冲击强度有明显提高; 经有机硅烷处置的复合资料,拉伸强度及冲 击强度均有所提高。
由以下图可知,随着有机硅烷用量的加,复合资料的 拉伸强度会明显添加, 当有机烷含量达115 %时,拉 伸强度达最大值。以上结果阐明,硅烷偶联剂水溶 液的浸透性极强,可浸透植物纤维颗粒的一切间隙, 从而进一步浸润植物纤维颗粒的全部外表,使得偶 联剂与植物纤维外表坚持良好的接触;而有机硅烷 中的烷氧基团水解后构成硅醇,这样,硅醇就可以跟 植物纤维中的羟基作用,使纤维的吸水性减少,降低 了纤维的极性[3 ] 。
复合资料的特点
以天然植物纤维与热塑性树脂混合制备的复合资料 具有质量轻,加工性能好的特点,在许多领域有着广 泛的运用前景。植物纤维价廉易得,具有较大的强 度,刚度和耐热性。作为天然资料,植物纤维还可被 生物降解,植物纤维/ 热塑性树脂复合资料也因此具 备一定的环境相容性,是一条减轻目前“白色污染 〞的可行途径。因此,对植物纤维/ 聚丙烯复合资料 的研讨有着很重要的实际意义和适用价值。由于植 物纤维分子构造中含有大量的羟基,极性较强,与非 极性的聚丙烯混合时相互作用力很小,界面结合力 差,会影响复合资料的力学性能。故必需运用外表 改性剂对资料进展改性,以提高两种资料的界面结
苯甲酸含量对复合资料拉伸性能和冲击性能的影响
硬脂酸含量对复合资料力学性能的影响
以下图分别表示了在复合资料中参与了硬脂酸之 后,其拉伸性能和冲击性能的变化。从图 中可知, 复合资料的拉伸性能随硬脂酸含量的添加变化不
采用不同的外表改性剂(苯甲酸、硬脂酸、 有机硅烷) 对植物纤维/ 聚丙烯复合体系进 展了处置,研讨了外表改性剂对体系力学性 能的影响规律,讨论了复合资料界面粘接机 理,分析了力学性能的变化规律。研讨结果 阐明,苯甲酸的参与可以使复合资料的拉伸 强度有较大提高,但冲击强度下降;经硬脂 酸处置的复合资料,其冲击强度有明显提高; 经有机硅烷处置的复合资料,拉伸强度及冲 击强度均有所提高。
由以下图可知,随着有机硅烷用量的加,复合资料的 拉伸强度会明显添加, 当有机烷含量达115 %时,拉 伸强度达最大值。以上结果阐明,硅烷偶联剂水溶 液的浸透性极强,可浸透植物纤维颗粒的一切间隙, 从而进一步浸润植物纤维颗粒的全部外表,使得偶 联剂与植物纤维外表坚持良好的接触;而有机硅烷 中的烷氧基团水解后构成硅醇,这样,硅醇就可以跟 植物纤维中的羟基作用,使纤维的吸水性减少,降低 了纤维的极性[3 ] 。
复合资料的特点
以天然植物纤维与热塑性树脂混合制备的复合资料 具有质量轻,加工性能好的特点,在许多领域有着广 泛的运用前景。植物纤维价廉易得,具有较大的强 度,刚度和耐热性。作为天然资料,植物纤维还可被 生物降解,植物纤维/ 热塑性树脂复合资料也因此具 备一定的环境相容性,是一条减轻目前“白色污染 〞的可行途径。因此,对植物纤维/ 聚丙烯复合资料 的研讨有着很重要的实际意义和适用价值。由于植 物纤维分子构造中含有大量的羟基,极性较强,与非 极性的聚丙烯混合时相互作用力很小,界面结合力 差,会影响复合资料的力学性能。故必需运用外表 改性剂对资料进展改性,以提高两种资料的界面结
苯甲酸含量对复合资料拉伸性能和冲击性能的影响
硬脂酸含量对复合资料力学性能的影响
以下图分别表示了在复合资料中参与了硬脂酸之 后,其拉伸性能和冲击性能的变化。从图 中可知, 复合资料的拉伸性能随硬脂酸含量的添加变化不
材料力学性能测试ppt课件
后使规定高度的摆锤下落，产生冲击载荷将试样折断，
如图所示。夏比冲击实验实质上就是通过能量转换
过程．测定试样在这种冲击载荷作用下折断时所吸收的
功。
完整版PPT课件
19
设摆锤的重力为F（N），摆锤旋转轴线到摆锤重心的 距离为L（m），若将其抬起的高度为H（m）、则此
时摆锤所具有的能量为：
E1 = F ٠H = FL（1 – COS α）
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27
第一节 压缩实验
对于一般金属材料而言．从拉伸实验得到的力学性能指标即可
满足工程设计相应用的要求，但对于一些低塑性材料，如铸铁、高
碳钢、工具钢和铸铝合金等,由于这些材料在拉伸时呈脆性断裂.故
其塑性指标无法求得.但假若采用压缩实验却可以测出它们在韧性
状态下的力学性能；实际上，许多结构、零件是在压缩载荷下工作
完整版PPT课件
21
试样
夏比冲击试样根据其缺口形状的不同要求可分为v 型缺口试样和u型缺口试样两种类型。
1. V型缺口试样 ①标准试样，标准试样是尺寸为10mm×10mm×55mm．
在长度中部开有2mm深v型缺口的试样。图(a)
②辅助小尺寸试样，当板材厚度在10mm以下无法切取标 准试样时，则根据技术条件规定.可以采用如图（b）所示 的两种辅助小尺寸试样，其宽度分别为7.5mm和5mm，试 样的其他尺寸及其偏差和缺口形状与图(a)中的要求相同.
的,所以研究材料在压缩时的力学性能,具有一定的工程实际意义.
压缩实验时,材料的力学性能可以用压力和变形的关系曲线表
示，称为压缩图.图a为低碳钢的压缩图,由图可见低碳钢在压缩时
存在弹性极限、比例极限、屈服极限.试验表明，低碳钢压缩时的
复合材料检测技术讲课教案
硼纤维/Al
2.49
1343
217
539
SiC /SiC
2.1
300
100
142
高强铝合金
2.7
647
72
239
高强钢
7.83
1750
207
223
87.1 47.6
26.4 26.7
层合板静态力学性能表征与测试
纵向拉伸力学性能 横向拉伸力学性能 纵向压缩力学性能 横向压缩力学性能 纵横剪切力学性能 短梁层间剪切强度 弯曲性能
复合材料检测技术
各向异性
HT3/5224（高强 HT3/QY8911（高强
碳纤维/环氧）
碳纤维/双马）
纵向拉典伸型模量国E1产（树GP脂a）基复合材料14单0 向板的力学性135能
横向拉伸模量E2（GPa）
8.6
8.8
面内剪切模量G12（GPa）
5.0
4.5
主泊松比V12
0.35
0.33
纵向拉伸强度Xt（MPa）
拉伸力学性能试验
GB/T 3354－1999 定向纤维增强塑料拉伸性能试验方法 测试：纵向拉伸模量E1、主泊松比ν1 、纵向拉伸强度Xt ；横向拉伸模量E2、
横向拉伸强度Yt
压缩力学性能试验
GB/T 3856－1983 单向纤维增强塑料平板 压缩性能试验方法； HB 5485－91 碳纤维增强树脂基复合材料薄板 压缩性能试验方法； GB/T 5258－1995 纤维增强塑料薄层板 压缩性能试验方法。
X射线机
被检件
X光底片
X射线照相法
蜂窝芯进水检测
X射线照相法
蜂窝开裂检测
声振检测（Acousto-Vibration）
材料力学性能 第十一章 复合材料的力学性能 材料力学性能 讲义 课件 ppt
为了克服单一材料性能上的局限性，人们越来越多的根据 构件的性能要求和工况条件，选择两种或两种以上化学、 物理性质不同的材料，按一定的方式、比例、分布组合成 复合材料，使其具有单一材料所无法达到的特殊性能或综 合性能。
复合材料性能的基本特点是各向异性、可设计性，这些特 性以及所引起的特殊力学性能与均质各向同性材料是不同 的。
有四个特征弹性常数： （1）纵向弹性模量、（2）横向弹性模量、 （3）主泊松比、（4）切变模量。
10/2/2020
安徽工业大学 材料科学与工程学院
13
一、单向复合材料的弹性性能
（一）纵向弹性模量
在计算单向复合材料的纵向弹性模量时，将复合材料看成是两 种弹性体并联，并简化成有一定规则形状和分布的模型。
10/2/2020
安徽工业大学 材料科学与工程学院
22
根据纤维与基体轴向串联模型所得到的切变模量： 根据纤维与基体轴向并联模型所得到的切变模量：
10/2/2020
安徽工业大学 材料科学与工程学院
23
（四）泊松比
单向复合材料的正交各向异性，决定了材料在纵、 横两个方向呈现的泊松效应不同，所以有两个泊 松比。
因此，需要学习了解有关复合材料的理论、力学行为的基 本特征。
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3
复合材料的续纤维复合材料
颗粒复合材料
层合板复合材料
（2）按基体分类：
聚合物基复合材料
金属基复合材料
无机非金属基复合材料
（3）按用途分类：
材料力学性能
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第十一章 复合材料的力学性能
10/2/2020
复合材料性能的基本特点是各向异性、可设计性，这些特 性以及所引起的特殊力学性能与均质各向同性材料是不同 的。
有四个特征弹性常数： （1）纵向弹性模量、（2）横向弹性模量、 （3）主泊松比、（4）切变模量。
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13
一、单向复合材料的弹性性能
（一）纵向弹性模量
在计算单向复合材料的纵向弹性模量时，将复合材料看成是两 种弹性体并联，并简化成有一定规则形状和分布的模型。
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根据纤维与基体轴向串联模型所得到的切变模量： 根据纤维与基体轴向并联模型所得到的切变模量：
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23
（四）泊松比
单向复合材料的正交各向异性，决定了材料在纵、 横两个方向呈现的泊松效应不同，所以有两个泊 松比。
因此，需要学习了解有关复合材料的理论、力学行为的基 本特征。
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复合材料的续纤维复合材料
颗粒复合材料
层合板复合材料
（2）按基体分类：
聚合物基复合材料
金属基复合材料
无机非金属基复合材料
（3）按用途分类：
材料力学性能
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第十一章 复合材料的力学性能
10/2/2020
复合材料检测技术演示文稿
开孔拉伸和压缩强度试验
第十七页，共47页。
开孔拉伸和压缩强度试验
开孔拉伸强度试验
HB 6740－93 碳纤维复合材料层压板开孔拉伸试验方法
第十八页，共47页。
开孔拉伸和压缩强度试验
开孔压缩强度试验
HB 6741－93 碳纤维复合材料层压板开孔压缩试验方法
第十九页，共47页。
冲击后压缩强度
冲击损伤
渗透
第四十六页，共47页。
检测方法的选择
不同类型结构检测方法的选择
结构 层压板结构
蜂窝组件 胶结连接
形状
无特殊要求
成形结构（正弦式或 凹面形状） 平面形
平面形 平面形 成形件
检测方法
穿透法超声C －扫描 回波法超声C －扫描
穿透接触法 回波接触法 射线照相 脉冲回波数字测厚 穿透法超声C －扫描 射线照相
复合材料检测技术演示文稿
第一页，共47页。
第二页，共47页。
复合材料检测技术
教学内容
第2章 （2讲）
CMC用 基体材料
第6章 （2讲） 检测加工及评价
非金属基复合材 料
第3章 （1讲）
CMC用 增强材料
CMC的 制备技术
CMC的界面和增 韧机理
其它非金属基复合材料
第4章 （2讲）
第5章 （2讲）
第十四页，共47页。
弯曲性能试验
GB/T 3356-1999 单向纤维增强塑料弯曲性能试验方法 测试：弯曲强度f和弯曲模量Ef
第十五页，共47页。
层合板韧性性能试验
开孔拉伸强度试验 开孔压缩强度试验 冲击后压缩强度试验 I型层间断裂韧性试验 II型层间断裂韧性试验 边缘分层层间断裂韧性试验
演示文稿力学性能测试课件
第二十一页，共25页。
冲击强度
• 冲击强度定义为试样受冲击载荷而折断时单 位截面积所吸收的能量，即
I
W bd
• 式中W为冲断试样所消耗的功，b和d分别为断
面的宽度和厚度。
第二十二页，共25页。
高速拉伸——另类冲击测试
• 在拉伸试验中，当拉伸速率足够高时，拉断 试样所做的功与试样受冲击破坏时所吸收的 能量相当，因此，高速拉伸试验机也可以用 来测试材料的冲击强度。
第十七页，共25页。
摆锤式冲击试验
• 摆锤式冲击试验是让重锤摆动冲击标准试样， 测量摆锤冲断试样消耗的功。
• 试样的安放方式有简支梁式和悬臂梁式，前 者是用摆锤打击简支梁试样的中央，后者是 用摆锤打击悬臂梁试样的自由端。
第十八页，共25页。
摆锤式冲击试验
• 简支梁式
• 悬臂梁式
第十九页，共25页。
弯曲强度
• 在规定的测试条件下，对标准样条施加弯曲 载荷，样条折断前承受的最大应力即为弯曲 强度，也称抗拉强度或挠曲强度。
• 弯曲强度由以下公式计算得到
F
3 2
Pmax L bd 2
• 式中Pmax为样条折断前承受的最大应力，L为测 试跨度，b为样条宽度，d为样条厚度。
第十二页，共25页。
第十三页，共25页。
第二页，共25页。
机械强度
• 材料所受的外力超过其能承受的能力，就会 发生破坏。材料抵抗外力破坏的能力称为机 械强度。在各种实际应用中，机械强度是材 料力学性能的重要指标。
• 对于各种不同的破坏力，有不同的强度指标， 如拉伸测试的抗拉强度、弯曲测试的抗弯强 度和冲击测试的抗冲强度等。
第三页，共25页。
第八页，共25页。
弯曲测试
冲击强度
• 冲击强度定义为试样受冲击载荷而折断时单 位截面积所吸收的能量，即
I
W bd
• 式中W为冲断试样所消耗的功，b和d分别为断
面的宽度和厚度。
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高速拉伸——另类冲击测试
• 在拉伸试验中，当拉伸速率足够高时，拉断 试样所做的功与试样受冲击破坏时所吸收的 能量相当，因此，高速拉伸试验机也可以用 来测试材料的冲击强度。
第十七页，共25页。
摆锤式冲击试验
• 摆锤式冲击试验是让重锤摆动冲击标准试样， 测量摆锤冲断试样消耗的功。
• 试样的安放方式有简支梁式和悬臂梁式，前 者是用摆锤打击简支梁试样的中央，后者是 用摆锤打击悬臂梁试样的自由端。
第十八页，共25页。
摆锤式冲击试验
• 简支梁式
• 悬臂梁式
第十九页，共25页。
弯曲强度
• 在规定的测试条件下，对标准样条施加弯曲 载荷，样条折断前承受的最大应力即为弯曲 强度，也称抗拉强度或挠曲强度。
• 弯曲强度由以下公式计算得到
F
3 2
Pmax L bd 2
• 式中Pmax为样条折断前承受的最大应力，L为测 试跨度，b为样条宽度，d为样条厚度。
第十二页，共25页。
第十三页，共25页。
第二页，共25页。
机械强度
• 材料所受的外力超过其能承受的能力，就会 发生破坏。材料抵抗外力破坏的能力称为机 械强度。在各种实际应用中，机械强度是材 料力学性能的重要指标。
• 对于各种不同的破坏力，有不同的强度指标， 如拉伸测试的抗拉强度、弯曲测试的抗弯强 度和冲击测试的抗冲强度等。
第三页，共25页。
第八页，共25页。
弯曲测试
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1增强材料 2树脂及固化剂 3脱模剂 4辅助材料
玻璃纤维方格布，必须按 防规止定制尺品寸粘事着先模裁具剪，好便于脱 模。脱模剂种类பைடு நூலகம்多，一般
分为片状、溶液型、油蜡类 三璃模的剂类纸一为某磨在种。、种了树些性1脂剂类片聚是降脂性、9，很状酯聚1低中能自不引多脱薄乙成加(熄低模膜，饱发烯本 入性剂。 应收醇和剂一，等主用溶溶缩些改聚，)要最液液性，填善酯促有广型、 往料树树进;玻泛脱油耐 往脂， 蜡地类主石板脱英要蜡模、有及剂氯碳凡有化酸石士石钙蜡蜡、林、等白油汽。云等车石蜡。、、
成型工艺
手糊成型的主要工序是在涂有脱模剂的模具上， 刷一层树脂胶液，铺一层纤维增强材料，并注意 浸透树脂、排除气泡，如此重复操作，直到达到
设计厚度。工艺流程如下图所示。
纤维增强材料
表面处理
裁剪
模具
树脂胶液配制
涂脱模剂
干燥备用
手糊成型 固化 脱模
修整
1 涂刷胶衣树脂
手工涂刷胶衣一般为两遍，两次涂刷的方向应该相 互垂直。当胶衣层开始凝胶时，立即铺放第一层玻 璃纤维表面毡，这样既可以增强胶衣层，又有利于 胶衣层与结构层的粘合。
3、增强材料要进行表面处理； 4、引发剂与促进剂不能同时加入：
当用压缩空气或水不能使制品脱模时，可用刮 板把制品边缘撬开一点间隙，然后插入木楔， 把制品脱下。用刮板和木楔脱模时，注意不要 损伤模具的边缘。
有些大型制品即使选用了最理想的脱模系统，在 脱模时仍需要很大的力，因此，要使用一些机械 帮助脱模，如千斤顶、吊车等。
手糊玻璃钢板实验中的注意事项
1、固化时，环境温度在15℃以上，相对湿 度低于70%； 2、胶液粘度应控制在0.2－0.8pa.s之间
铺层时，玻璃布之间的接缝应相互错开。
3固化
手糊成型制品一般采用室温固化。糊制作业的环境温 度应保持在15℃以上，相对湿度不高于70%, 温度 太低、湿度过高都不利于不饱和聚酯树脂的固化。
手糊制品在凝胶后，需要固化到一定程度才脱模，脱 模后继续在高于15℃的环境温度下固化或加热处理。 手糊聚酯玻璃钢制品一般在成型后24小时达到脱模强 度，脱模后再放置一周左右即可使用。但要达到最高 强度值，往往需要很长的时间。
脱模
当制品固化达到脱模强度，即制品已具有维持 自己的强度，在继续固化中不致因自重而发生 变形时，便可进行脱模。对于玻璃钢制品，一 般在成型24h可达到脱模强度。脱模最好采用 木制工具，以避免损伤模具或制品。
采用加压脱模时，向预埋在模具上的管接头送 入压缩空气或水，同时用木手锤或橡胶锤敲击 制品，注意不能用手锤随意敲打，否则会损伤 模具及制品的胶衣层。
铺层时，首先在胶衣上涂刷一层树脂，然后铺覆 紧贴胶衣的增强材料。为了消除制品表面的布的 纹理，应当首先铺一层表面毡，树脂也要饱和， 这样有利于浸透和排除气泡。
当制品的厚度超过10mm时，可分两次或多次成 型。如果实行多次成型，只有将前一次已固化的含 蜡表面打磨掉才能继续施工。如果糊制过程中需要 停顿，则应尽量在树脂固化之前开始继续糊制。
按照GB的规定(纤维增强塑料性能测试试验)
标准环境
温度为23±2℃，湿度为45～55 ％。试样状态调节规定，试验前， 试样在标准环境中至少放置24h， 不具备标准条件者，试样可在干 燥器中至少放置24h。
试样数量，每项至少5个。
力学性能测试步骤
手糊玻璃钢板材
试样加工
性能测试
手糊玻璃钢板材
原材料
新复合材料力学性能测试技术课件文稿演示
（优选）新复合材料
力学性能测试技术课 件
复合材料的力学性能主要包括拉伸、压缩、弯 曲，剪切，冲击以及硬度等。它是材料的一项 基本的性能。它主要取决于树脂基体，纤维增 强材料及其界面的粘接状况。
同时它还受到试验条件，试验方法，试样形状 等的影响，为了真实的反映材料的性能，使试 验结果具有通用性和可比性。我们必须对试验 方法，条件作出统一规定。
4、修边
复合材料制品糊制完以后，必须切去超出产品尺寸 的多余部分。常用的修边方法有湿法修边和干法修 边两种。
湿法修边
湿法修边是在产品呈半固化状态下，在模具上把超 出尺寸的部分用刀片沿模具边缘切断。这种方法可 以提高切边的效率，但应把握好时机，过早或过迟 对制品都会造成不良影响。
干法修边
干法修边是在产品完全固化并脱模后进行的。脱 模后按图纸规定尺寸画线，然后用切割机沿线切 割。切边完成后，复合材料制品的边缘用锉刀进 一步修平，修平后用粗砂纸作砂光处理。
注意事项
一般胶衣层厚度控制在0.3mm~0.5mm之间， 涂刷量约为300g/㎡~500g/㎡。待胶衣层全部 凝胶后，方可以进行糊制作业，否则容易损伤胶衣 层。如果待胶衣层固化完全后再进行糊制作业，又 将影响胶衣层结构间的粘接。涂刷胶衣需要用短毛 刷，毛质要柔软。
2铺层施工
待胶衣全部凝胶后，就可以进行玻璃纤维的铺层 施工。值得注意的是，玻璃纤维含量应控制在合 理的范围内，并将孔隙率降低到最低程度，因此 在施工中必须认真仔细，严格执行操作规程。
玻璃纤维方格布，必须按 防规止定制尺品寸粘事着先模裁具剪，好便于脱 模。脱模剂种类பைடு நூலகம்多，一般
分为片状、溶液型、油蜡类 三璃模的剂类纸一为某磨在种。、种了树些性1脂剂类片聚是降脂性、9，很状酯聚1低中能自不引多脱薄乙成加(熄低模膜，饱发烯本 入性剂。 应收醇和剂一，等主用溶溶缩些改聚，)要最液液性，填善酯促有广型、 往料树树进;玻泛脱油耐 往脂， 蜡地类主石板脱英要蜡模、有及剂氯碳凡有化酸石士石钙蜡蜡、林、等白油汽。云等车石蜡。、、
成型工艺
手糊成型的主要工序是在涂有脱模剂的模具上， 刷一层树脂胶液，铺一层纤维增强材料，并注意 浸透树脂、排除气泡，如此重复操作，直到达到
设计厚度。工艺流程如下图所示。
纤维增强材料
表面处理
裁剪
模具
树脂胶液配制
涂脱模剂
干燥备用
手糊成型 固化 脱模
修整
1 涂刷胶衣树脂
手工涂刷胶衣一般为两遍，两次涂刷的方向应该相 互垂直。当胶衣层开始凝胶时，立即铺放第一层玻 璃纤维表面毡，这样既可以增强胶衣层，又有利于 胶衣层与结构层的粘合。
3、增强材料要进行表面处理； 4、引发剂与促进剂不能同时加入：
当用压缩空气或水不能使制品脱模时，可用刮 板把制品边缘撬开一点间隙，然后插入木楔， 把制品脱下。用刮板和木楔脱模时，注意不要 损伤模具的边缘。
有些大型制品即使选用了最理想的脱模系统，在 脱模时仍需要很大的力，因此，要使用一些机械 帮助脱模，如千斤顶、吊车等。
手糊玻璃钢板实验中的注意事项
1、固化时，环境温度在15℃以上，相对湿 度低于70%； 2、胶液粘度应控制在0.2－0.8pa.s之间
铺层时，玻璃布之间的接缝应相互错开。
3固化
手糊成型制品一般采用室温固化。糊制作业的环境温 度应保持在15℃以上，相对湿度不高于70%, 温度 太低、湿度过高都不利于不饱和聚酯树脂的固化。
手糊制品在凝胶后，需要固化到一定程度才脱模，脱 模后继续在高于15℃的环境温度下固化或加热处理。 手糊聚酯玻璃钢制品一般在成型后24小时达到脱模强 度，脱模后再放置一周左右即可使用。但要达到最高 强度值，往往需要很长的时间。
脱模
当制品固化达到脱模强度，即制品已具有维持 自己的强度，在继续固化中不致因自重而发生 变形时，便可进行脱模。对于玻璃钢制品，一 般在成型24h可达到脱模强度。脱模最好采用 木制工具，以避免损伤模具或制品。
采用加压脱模时，向预埋在模具上的管接头送 入压缩空气或水，同时用木手锤或橡胶锤敲击 制品，注意不能用手锤随意敲打，否则会损伤 模具及制品的胶衣层。
铺层时，首先在胶衣上涂刷一层树脂，然后铺覆 紧贴胶衣的增强材料。为了消除制品表面的布的 纹理，应当首先铺一层表面毡，树脂也要饱和， 这样有利于浸透和排除气泡。
当制品的厚度超过10mm时，可分两次或多次成 型。如果实行多次成型，只有将前一次已固化的含 蜡表面打磨掉才能继续施工。如果糊制过程中需要 停顿，则应尽量在树脂固化之前开始继续糊制。
按照GB的规定(纤维增强塑料性能测试试验)
标准环境
温度为23±2℃，湿度为45～55 ％。试样状态调节规定，试验前， 试样在标准环境中至少放置24h， 不具备标准条件者，试样可在干 燥器中至少放置24h。
试样数量，每项至少5个。
力学性能测试步骤
手糊玻璃钢板材
试样加工
性能测试
手糊玻璃钢板材
原材料
新复合材料力学性能测试技术课件文稿演示
（优选）新复合材料
力学性能测试技术课 件
复合材料的力学性能主要包括拉伸、压缩、弯 曲，剪切，冲击以及硬度等。它是材料的一项 基本的性能。它主要取决于树脂基体，纤维增 强材料及其界面的粘接状况。
同时它还受到试验条件，试验方法，试样形状 等的影响，为了真实的反映材料的性能，使试 验结果具有通用性和可比性。我们必须对试验 方法，条件作出统一规定。
4、修边
复合材料制品糊制完以后，必须切去超出产品尺寸 的多余部分。常用的修边方法有湿法修边和干法修 边两种。
湿法修边
湿法修边是在产品呈半固化状态下，在模具上把超 出尺寸的部分用刀片沿模具边缘切断。这种方法可 以提高切边的效率，但应把握好时机，过早或过迟 对制品都会造成不良影响。
干法修边
干法修边是在产品完全固化并脱模后进行的。脱 模后按图纸规定尺寸画线，然后用切割机沿线切 割。切边完成后，复合材料制品的边缘用锉刀进 一步修平，修平后用粗砂纸作砂光处理。
注意事项
一般胶衣层厚度控制在0.3mm~0.5mm之间， 涂刷量约为300g/㎡~500g/㎡。待胶衣层全部 凝胶后，方可以进行糊制作业，否则容易损伤胶衣 层。如果待胶衣层固化完全后再进行糊制作业，又 将影响胶衣层结构间的粘接。涂刷胶衣需要用短毛 刷，毛质要柔软。
2铺层施工
待胶衣全部凝胶后，就可以进行玻璃纤维的铺层 施工。值得注意的是，玻璃纤维含量应控制在合 理的范围内，并将孔隙率降低到最低程度，因此 在施工中必须认真仔细，严格执行操作规程。