专利名称：一种测试复合材料层合厚板拉压性能的两侧面直腰形试样的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及复合材料性能测试领域，具体为一种测试复合材料层合厚板拉压性能的两侧面直腰形试样。
背景技术：
目前，用于测试复合材料层合厚板拉压性能的试样类型有方形截面试样，腰形试样，I形截面试样，C形截面试样和闭环试样等。如在公开文献中可以检索到，英国国家物理试验室使用的一种I型截面试样，试样尺寸为试样宽度5mm，标距段长10mm，标距段曲率半径5mm，标距段中部横截面边长5mm。这种试样的主要问题在于由于I型截面试样的标距段侧剖面为曲面，无法粘接应变片，所以需要采用特殊设计的夹具，不具有普遍适用性；同样因为标距段侧剖面为曲面，导致其标距段的应力状态不均勻；按照上述尺寸加工试样，由于标距段截面边长较小，导致在试样加工时断裂率较高。所以目前设计的用于测试复合材料层合厚板拉压性能的试样，其关键在于设计试样尺寸，既要保证试样在加工时不容易断裂，又能满足加工条件和测试要求，还要满足经济性要求，这主要是因为复合材料的制造、加工费用极其昂贵。

实用新型内容本实用新型提出了一种测试复合材料层合厚板拉压性能的两侧面直腰形试样，通过试验验证，采用该试样能够实现既保证厚板试样在加工时不容易断裂，又满足加工条件和测试要求，且还满足经济性要求的目的。技术方案本实用新型的技术方案为所述一种测试复合材料层合厚板拉压性能的两侧面直腰形试样，其特征在于标距段横截面为正方形，正方形边长至少为15mm，试样端部横截面为长方形，长宽比为2 1。本实用新型的一项优选技术方案，其特征在于标距段横截面边长范围为15mm 20mmo本实用新型的一项优选技术方案，其特征在于标距段横截面边长为15mm。本实用新型的一项优选技术方案，其特征在于标距段与端部采用倒角过渡，倒角半径为3mm 5mmο本实用新型的一项优选技术方案，其特征在于标距段长度为5mm 20mm。本实用新型的一项优选技术方案，其特征在于试样端部横截面长度为30mm，宽度为15mm。有益效果本实用新型结合现有的复合材料加工技术，设计了一种测试复合材料层合厚板拉压性能的两侧面直腰形试样，该试样的尺寸适于机械加工，能够适用于现有的测试夹具，并且试验表明，此种尺寸的试样在加工时不容易断裂，可以有效地减少试样边界应力和层间分层，降低初始损伤率，能够使试样的拉压性能测试精度有较大的提高，同时还具有很优的效费比。

图1 本实用新型的主视图；图2 本实用新型的侧视图；图3 本实用新型的A-A剖面图；其中L为端部横截面长度；B为端部横截面宽度；H为厚板试样厚度；R为倒角半径；W为端部厚度；S为标距段长度；D为标距段横截面边长。
具体实施方式
下面结合具体实施例描述本实用新型实施例1 本实施例中，采用的复合材料为T700/BA9916。两侧面直腰形试样为对称结构，试样端部中心轴线与试样标距段中心轴线重合。按照本实用新型提出的试样尺寸加工3种尺寸的两侧面直腰形试样，每种尺寸分别加工了 6组测试试样件，每组6个，分别为
LBHRWSD铺层方式尺寸130mm15mm20mm3mm4. 5mm5mm15mm[90]160尺寸230mm15mm30mm5mm5mmIOmm15mm[90]240尺寸340mm20mm40mm5mm5mm20mm20mm[90]320同时为了进行对比，按照公开的英国国家物理试验室使用的I型截面试样尺寸加工6组测试试样件，每组6个(对照尺寸)。统计上述尺寸1、尺寸2、尺寸3和对照尺寸的试样件加工时的断裂率，并通过C扫描得到试样件加工后的初始损伤面积，结果为
断裂率初始损伤面积/端部横截面面积尺寸116. 7%20. 32%尺寸216. 7%20. 51%尺寸313. 8%16. 73%对照尺寸41. 6%40. 23% 从上述结果可以明显看出，采用本实用新型提出的试样尺寸做为两侧面直腰形试样的加工尺寸，可以明显降低试样的断裂率及初始损伤率(即初始损伤面积/端部横截面面积)。从理论分析上可以认为，标距段横截面边长越大，加工时试样的断裂率越小，但是由于复合材料制造、加工费用昂贵，目前一公斤碳纤维复合材料造价在2万5至3万元人民币，所以不可能将试样标距段横截面做得过大，为此本实施例中做了如下对比，按照下列尺寸加工了 3种尺寸的两侧面直腰形试样，每种尺寸分别加工了 6组测试试样件，每组6个
LBHRWSD铺层方式尺寸445mm30mm20mm5mm5mm10mm30mm[90]160尺寸555mm40mm30mm5mm5mm10mm40mm[90]240尺寸695mm80mm40mm5mm5mm20mm80mm[90]320统计上述尺寸4、尺寸5、尺寸6的试样件加工时的断裂率，并通过C扫描得到试样件加工后的初始损伤面积，结果为
断裂率初始损伤面积/端部横截面面积尺寸411.1%13.54%尺寸58.3%10.97%尺寸62.8%6.45%从上述结果可以看出，尺寸4、尺寸5、尺寸6试样与尺寸1、尺寸2、尺寸3试样在加工断裂率和初始损伤率上均比较接近，说明试样标距段横截面边长在15mm 20mm的基础上进一步增大，对试样加工断裂率和初始损伤率的影响较小。但复合材料加工的费用是以体积或质量计算的，如尺寸4试样的初始加工体积是尺寸1试样的3倍，尺寸6试验的初始加工体积更是到达尺寸3试样的9. 5倍，可以看出加工费用的增长速度很快，进一步说明试样标距段横截面边长在15mm 20mm的基础上增大后，其所需费用快速增大，而试样加工断裂率和初始损伤率变化不大。因此效费比较优的标距段横截面边长范围是15mm 20mm，且优选15mm。实施例2 为了验证本实用新型提出的试样适用于各种复合材料，在本实施例中，又分别采用了 T300/QY8911和HT7/5228两种复合材料进行试样加工对比。采用T300/QY8911复合材料按照与实施例1中相同的尺寸(包括尺寸1、尺寸2、 尺寸3和对照尺寸)，每个尺寸加工了 6组测试试样件，每组6个；按照与实施例1中相同的尺寸(包括尺寸4、尺寸5、尺寸6)，每个尺寸加工了 6组测试试样件，每组6个。统计所有试样件加工时的断裂率，并通过C扫描得到试样件加工后的初始损伤面积，结果为
权利要求1.一种测试复合材料层合厚板拉压性能的两侧面直腰形试样，其特征在于标距段横截面为正方形，正方形边长至少为15mm，试样端部横截面为长方形，长宽比为2 1。
2.根据权利要求1所述的一种测试复合材料层合厚板拉压性能的两侧面直腰形试样， 其特征在于标距段横截面边长范围为15mm 20mm。
3.根据权利要求1所述的一种测试复合材料层合厚板拉压性能的两侧面直腰形试样， 其特征在于标距段横截面边长为15mm。
4.根据权利要求1至3中任意所述的一种测试复合材料层合厚板拉压性能的两侧面直腰形试样，其特征在于标距段与端部采用倒角过渡，倒角半径为3mm 5mm。
5.根据权利要求4所述的一种测试复合材料层合厚板拉压性能的两侧面直腰形试样， 其特征在于标距段长度为5mm 20mm。
6.根据权利要求5所述的一种测试复合材料层合厚板拉压性能的两侧面直腰形试样， 其特征在于试样端部横截面长度为30mm，宽度为15mm。
专利摘要本实用新型提出了一种测试复合材料层合厚板拉压性能的两侧面直腰形试样，试样的标距段横截面为正方形，正方形边长至少为15mm，试样端部横截面为长方形，长宽比为2∶1。该试样的尺寸适于机械加工，能够适用于现有的测试夹具，并且试验表明，此种尺寸的试样在加工时不容易断裂，可以有效地减少试样边界应力和层间分层，降低初始损伤率，能够使试样的拉压性能测试精度有较大的提高，同时还具有很优的效费比。
文档编号G01N3/08GK202041418SQ201120119329
公开日2011年11月16日 申请日期2011年4月21日 优先权日2011年4月21日
发明者屈天骄, 成礼南, 李宇徒, 罗贵, 范献银, 郑锡涛 申请人:西北工业大学