剪切试验

σy =
1 ν xy E y 1 ν yx Ex
即沿对角线的拉伸力不等于沿另一条对角线的压缩 此时， 力，此时， σ x σ y σ x 1ν xy Ey 平板边缘有切应力： 平板边缘有切应力：
τ x' y' =
2
=
2
(1+
1ν yx Ex
)
因此， 和正应力 ，因此，以此种方式加载的正交平板已不 再是纯剪应力。 再是纯剪应力。 在标准的销钉铰接四杆框架中，接头的转轴同试样标距的 在标准的销钉铰接四杆框架中， 四角常是不重合，因而，造成应力、应变集中。 四角常是不重合，因而，造成应力、应变集中。
Gxy = τ xy / γ xy
P τ xy = 2ah ε1 + ε 2 γ xy = 1 + ε1 ε 2
强度的计算： 强度的计算：
Pu Pu u τ xy = = F 2ah
各向异性直条试样的拉伸
1 τ12 = σ x sin2θ 2 γ12 = (ε y ε x )sin2θ + γ xy cos2θ
θ
Z
MT l Gθ z = . I p
M T 施加扭距 I p 极转动惯量
1 I p = π ( R04 Ri4 ) 2
平板剪切 －通常有三种加载方式。 通常有三种加载方式。 －四连杆框架夹具最为常 用，装载试样的夹具连杆 应有足够的弯曲和拉－压 应有足够的弯曲和拉－ 刚度。 刚度。即 ε x = ε y，且在加 载过程中形状不变。 载过程中形状不变。 测定性能 测量值 结构限制 物理限制
εx =
σx
Ex
ε y = ν xyε x γ xy = a16σ x
－测量的最佳角 度450
切槽试样的拉伸－ 切槽试样的拉伸－压缩试验方法
层间剪切试样
层间剪切环状试样
十字层梁试样
十字层梁的电阻应变片的粘贴位置
平面剪切： 引起的剪切。 平面剪切：由 τ yx = τ xy引起的剪切。 层间剪切； 引起的剪切。 层间剪切；由 τ xz或τ yz 引起的剪切。 纤维增强复合材料试验方法 ①平面剪切试验； 平面剪切试验； ②层间剪切试验； 层间剪切试验； ③剪断试验； 剪断试验； 试样的形式 ①管状试样； 管状试样； ②棒状试样； 棒状试样； ③板状试样； 板状试样； ④环状和弓形试样； 环状和弓形试样；
薄壁管的扭转 －主要用于长丝或织物缠绕的薄壁管扭转试验。 主要用于长丝或织物缠绕的薄壁管扭转试验。 足够小， 若 h / R 足够小，剪切变形沿厚度 方向的变化可忽略， 方向的变化可忽略，从而获得均 匀的切应力分布场。 匀的切应力分布场。 薄壁管加工及试验时的要求 －层片数量应足以传递载荷；厚 层片数量应足以传递载荷； 度均匀，偏差小。 度均匀，偏差小。电阻应变片要 使用＋ 使用＋450/00/-450，用以检测应变 状态。 状态。 －为保证试件端头在加载时不破 裂及均匀加载， 裂及均匀加载，要对端头进行处 理。 R
则为纯剪。 则为纯剪。 对于不平衡的正交各向异 对于不平衡的正交各向异 性的材料制成的平板， 性的材料制成的平板，只 要材料的对称主轴平行于 连杆，应力状态与此相同。 连杆，应力状态与此相同。 若不平衡的正交异性材料 若不平衡的正交异性材料 的平板对称主轴同x和 轴 的平板对称主轴同 和y轴 重合， 重合，有条件 得：
如：硼纤维复合材料的应力分 布，纤维铺放方向同四连杆框 架的轴成45 架的轴成 0
夹具类型 改进后的四连杆夹具
对剪加载方式的夹具
平板剪切用的双剪夹具
弹性常数的算出： 弹性常数的算出： 测量标距对角线 P 和应变 ε1 , ε 2 1 若平板为纯剪力状态， 若平板为纯剪力状态，则： 切应力 τxy 和剪应变 γ xy 可由几何关系算出 ：
Gxy ,τ xy
p, ε
Gxy ,τ xy
Gxy
p, ε
p, w
00，900，00/900铺层 00， 900取向
σ ε 在线性范围内，叠层对称 在线性范围内，
正方形变为平行四边形，则 正方形变为平行四边形， 易算出： 易算出：
σ 1 = σ 2 = τ xy
即
p1 = p2 (σx =σy ,τxy ≠ 0)
温度和wenku.baidu.com度
加载方式 －随试样形状、尺寸和试验目的不同，采用不同加载方式。 随试样形状、尺寸和试验目的不同，采用不同加载方式。 ①扭转；②弯曲；③单向和双向的拉伸－压缩等加载方式。 扭转； 弯曲； 单向和双向的拉伸－压缩等加载方式。 平面剪切试验的方法 正方形平板的扭曲； ①薄壁管的扭转 ②平板的剪切 ③正方形平板的扭曲；④各向异性 直条的拉伸； 直条的拉伸； 各种剪切试验方法的特点 ①薄壁管的扭转：应力状态均匀，但耗材大。获得的数据不能由于 薄壁管的扭转：应力状态均匀，但耗材大。 评价板状试样的性能，因制备方法不同。 评价板状试样的性能，因制备方法不同。 ②平板的剪切：可测定剪切模量和剪切强度，但耗材也较大。 平板的剪切：可测定剪切模量和剪切强度，但耗材也较大。 ③正方形平板的扭曲：使用广泛，主要由于测定弹性常数。 正方形平板的扭曲：使用广泛，主要由于测定弹性常数。 ④各向异性直条的拉伸：最简单、经济，但精度稍差。 各向异性直条的拉伸：最简单、经济，但精度稍差。
复合材料剪切试验
抗剪性能的研究方法 －复合材料主要缺点－抗剪能力差（刚度、强度），特别是层 复合材料主要缺点－抗剪能力差（刚度、强度），特别是层 主要缺点 ）， 合结构，因此，对剪切性能研究十分重要。 合结构，因此，对剪切性能研究十分重要。 剪切试验方法的难点：如何产生纯剪问题。 剪切试验方法的难点：如何产生纯剪问题。 纯剪问题 随着复合材料各向异性和非均质性的增加 随着复合材料各向异性和非均质性的增加 随着复合材料各向异性和非均质性 以及试件端头效应区的增大都使得纯剪问 以及试件端头效应区的增大都使得纯剪问 端头效应区 题难度增大，均匀应力区愈加难以获得。 题难度增大，均匀应力区愈加难以获得。 试验方法取决于材料结构和载荷相对于对称 试验方法取决于材料结构和载荷相对于对称 轴的方向。可分为平面剪切和层间剪切两种。 平面剪切和层间剪切两种 轴的方向。可分为平面剪切和层间剪切两种。