聚合物基复合材料的双轴试验

一级方程式汽车单体、飞机结构部件、桥梁支撑部分和船体都是可以用碳纤维/环氧树脂和玻璃聚酯复合材料等纤维增强聚合物制造的结构。

这些组件共享的另一个特征是，在服务中，它们通常在多个方向上加载，即它们是双轴加载的。然而，他们的行业通过大量的采用缓慢，主要是由于了解这些材料如何表现的不确定性和局限性。欧洲杯足球竞彩

人们已经认识到，将材料特性的评估限制在单轴试验中可能会导致对工程结构中材料性能的错误描述。然而，在测试过程中使用更真实的载荷，即引入双轴条件，可以更准确地反映服役结构的预期性能，从而使复合材料得到更广泛的应用。

与金属相比复合材料的行为

与金属的情况不同，多轴载荷下复合材料的失效，直到最近，理解得很差。

由于材料的固有各向异性结构，其在双轴条件下的强度尺寸尺寸尺寸依赖性取决于负载在被测材料中匹配的载荷匹配。如果它们匹配良好，双轴强度可能超过可能从简单的单轴拉伸和压缩测试中预期的值。相反，如果他们匹配不太匹配，力量可能很低。

聚合物基复合材料的双轴试验

自20世纪70年代中期以来，Qinetiq（前任国防评估和研究机构，Dera）在双轴装载条件下测试了管形式的聚合物复合材料，导致创建由理论理解支持的大型双轴测试数据适用的故障标准的概念。

然而，对于许多应用，材料以平坦或轻柔的弯曲板的形式使用，因此管状试样不欧洲杯足球竞彩合适。因此，从1993年开始，Farnberouge的Qinetiq在Qinetiq的双轴试验设施。

这在一家坩埚试样设计中有冠冕，可用于覆盖完整的双轴故障包络，即张力张力，张力 - 压缩，压缩压缩和所有中间状态。

设计有效测试Procedures

已经证明，为扁平优惠券设计了有效的双轴试验，这将避免在重新参赛体角落处的过早失效，并在标本中心提供大区域的均匀菌株。

最后使用应力分析和装载实验的组合实现了这一点，尽管应该指出的是，坩埚样本需要在中心的弱化功能，以确保有效的故障。

这不是管材测试的限制，这就是为什么这在双轴故障标准的发展中具有重要部分。

双轴测试可以用来测试什么?

基本坩埚优惠券试验可用于测量基本材料特性，以及在双轴装载条件下感兴趣的特定特征的行为。

这包括开孔、包含紧固件的孔、冲击损坏部位和装载紧固件。如图1所示的螺栓加载设施使最后一种测试成为可能。

最近的工作也检查了双轴循环加载下的疲劳损伤的进展，并测量了穿厚加固的效果。

双轴测试的最新发展

在过去的四年里，已经有可能测试包含三维结构特征的板片，如复合材料机舱结构中的加强筋交叉和复合材料桥梁接头。

当设计包含此类特征的试件时，必须对模拟接头或结构进行近似，使其在中平面对称，否则在加载过程中会产生不必要的弯曲应力。对试件进行端部压片和应力分析，以确保载荷正确地传递到接头上。

再一次，这个设计过程涉及到数值和实验技术的紧密结合，以确保正确地再现真实的结构特征。这种方法的一个明显的优点是可以在考虑周围结构和相关的全局双轴应力场的情况下评估和发展节点。

这允许开发新颖的联合设计，以更有信心。

限制测试程序

在过去几年中，在过去几年中，在测试中获得的坩埚类标本几何和丰富经验的发展，使得在待评估的双轴荷载下使材料和结构性性能的许多方面进行了评估。

然而，与所有研究一样，当一个问题得到回答时，众多的其他问题往往会出现。其中一个是如何仪表测试标本，以验证负载转移到它们中的方式，并能够监控可能发生的应力场中可能发生的任何变化。

虽然阵列应变仪呈现一系列点菌株，其可用于验证数值模型并在测试区域中建立双轴应变场，但该技术具有限制。例如，当研究螺栓轴承的影响时，对孔的应变计的接近度存在物理限制。

存在仪器螺栓，可以通过在孔内的螺栓上的菌株上提供信息来解决后一种问题。但是，除非进行护理，否则仪表螺栓本身可以显着改变结构上的轴承载荷，因此这通常不是可行的选择。

评估测试件的整体行为E.

双轴测试真正需要的是一种全局测量技术，能够评估复杂测试件的整体行为。阴影莫尔已被用于识别飞机机翼上开孔周围的平面外位移，并已被QinetiQ成功地用于检查双轴试验中的压缩破坏细节。

然而，对于面内应变测量，将热弹性和光弹性分析结合的新技术，并在谢菲尔德大学在谢菲尔德大学开发了。

使用光弹性和热弹性测试

该技术的本质是传统的光弹性给出了主应力和热弹性之间的差异。通过组合两种类型的数据，可以在试样的整个表面上进行两个主应力的完全分离。

该方法非常适合监测双轴疲劳试验，因为负荷的连续振荡产生必要的热弹性效果，随后能够遵循损坏的缓慢传播。热弹性应力分析和反射光弹性分析的结合使用已经用于许多应用，但这是第一次应用于坩埚样本表面上的双轴应变状态的直接测定。

图2-4显示了可以获得的一些光弹性和热弹性数据。本工作中使用的新分析系统汇集了两个现有的压力分析工具。

热弹性系统Deltatherm 1550由威斯康辛州的Stress Photonics公司制造，而光弹性系统PSIOS(同时观察相阶跃图像)由谢菲尔德大学开发，允许同时捕获四个相阶跃光弹性图像。

将灰度图像进行组合处理，生成连续条纹阶和等斜角的全场图。采用常规反射光弹性涂层来获得这两组数据。两个系统安装在一个共同的底板上，并用反射光学对准同一光路。从这个组合光学头获得的数据集然后进行校准和组合，以生成单独的主应力图。

概括

总的来说，尽管复合材料提供了比金属更大的优势，其强度与重量比和刚度与重量比都得到了极大的提高，但正如本文开头所提到的，工业对复合材料的采用一直很缓慢欧洲杯足球竞彩。

双轴测试的使用代表了在了解其性能方面的重大进步，并为下一代先进结构建立了一种方式，使传统的“黑铝”设计成为过去。