剪切测试为材料规格、研究和开发、质量保证以及结构设计和分析提供剪切性能数据。亚博app下载二维码剪切特性可以通过不同的测试类型计算,包括拉伸、弯曲和压缩,以及不同的测试设置,如搭接剪切法、v型槽轨法、短梁法等。

剪切试验定义

从剪切试验中获得的常见测量值包括:

抗剪强度-在纯剪切条件下,材料在破坏时所承受的剪切应力或材料在平行于材料表面(而不是垂直于其表面)的方向上所能承受的最大载荷。

偏移抗剪强度-材料在剪切应力与工程剪切应变曲线的交点处所承受的剪切应力,该曲线与定义的模量平行,并由指定的应变从原点平移。shear_properties

拉伸性能如抗拉强度和压缩性能如抗压强度也可以通过剪切加载来计算。

  • ASTM D3518通过拉伸剪切试验确定聚合物基复合材料的面内剪切响应。计算的属性包括剪切应力剪切应变剪切模量弹性模量
  • ASTM D3410利用特别设计的楔形握把在压缩中施加剪切载荷。测量的特性包括压应力压缩应变泊松比,弹性模量

胶粘剂和搭接剪切试验

搭接剪切试验是一种常见的剪切试验类型,通常在粘合剂上进行。粘合剂用于电子、建筑和航空航天领域。它们通过将应力从一个部件(基板)传递到另一个部件,以比机械紧固件更均匀地分布应力的方式将部件连接在一起。因此,胶粘接通常提供的接头在机械上等同于或强于用紧固件连接的接头。

接头设计的目的是在给定的粘结区域获得最大强度。影响接头设计的因素包括胶粘剂和基材的力学性能、胶粘剂固化产生的残余应力以及接头的几何形状。此外,基材与胶粘剂之间的涂层或间隙层会导致粘结不牢固。阳光、热量和溶剂会削弱粘合剂;荷载引起的应力也可能导致接头内不同位置的粘接接头失效。一个好的关节设计应该尽量减少应力集中,这降低了关节的整体强度。

有许多类型的粘接接头承载剪切载荷。最有效的采用重叠衬底排列称为搭接。重叠区域应该足够大,以使接头能够承受最大的剪切服务载荷。超过一定的重叠长度增加对接头强度影响不大,而增加接头宽度则会使接头强度按比例增加。

搭接剪切试验常用的三个规范是:

  • ASTM D1002拉力加载下单搭接粘接金属试件表观剪切强度的标准试验方法
    • 用于用粘合剂粘合的金属基板
  • ASTM D3163 -用拉力加载测定剪切中粘接刚性塑料搭接剪切接头强度的标准试验方法
    • 用于刚性塑料衬底
  • ASTM D3164 -拉力加载剪切时粘接塑料搭剪夹层接头强度性能的标准试验方法
    • 用于用塑料而不是粘合剂连接的基材

这三种规格都使用单搭接(搭接剪切)试件来确定胶粘剂的剪切强度。

测试设备

亚博用户登录建议使用带闭环伺服控制器的通用试验机进行剪切试验。试验机应能以受控的、均匀的加载速率移动,以便负载可以连续运动。力和位移传感器的精度应在指示值的+/- 1%以内。

专家2600双柱机电检测系统专家1000伺服液压试验系统是一种通用试验机,通常用于剪切试验。亚博用户登录

ASTM D1002测试装置,楔形握把在专家1600上

根据所需的力容量,虎钳夹以及楔形夹可用于剪切试验装置。对于搭接剪切测试,重要的是要确保握把插入对齐,以便握把组件的中心线与粘合剂连接正确对齐。虎钳握把有t型手柄,可以从一侧调整握把插入物。楔形握把不具有偏移中心线的能力,相反,它们可以提供用于标本校准的垫片。

大多数测试标准概述了剪切试验方法,包括对试件夹具的描述。因此,根据测试标准可提供专门设计的剪切夹具。请看下面的例子。

ASTM D5379剪切测试夹具,由怀俄明大学复合材料研究小组开发,用于增强复合材料。eXpert 2600桌面系统上的夹具图片如下所示。夹具的每一半都包含一个楔形动作握把,轻轻夹住测试标本的一半,穿过标本的宽度,并支持标本的背面。其中一个握把,通常是下半部分,安装在一个底座上,也支持一个线性轴承轴,而另一个握把,通常在上面的位置,包含一个安装在轴上的底座上的线性轴承。

专门的剪切夹具在专家2600 ASTM D5379

专门的剪切夹具在专家2600 ASTM D5379

通过参考该夹具的校准工具,将试样插入夹具,其缺口位于加载作用线沿线。夹具的两半由试验机在监测力的同时进行压缩。两个夹具半部分之间的相对位移加载有缺口的试样。通过在试样中间(远离缺口)和沿加载轴放置两个应变片元件,与加载轴呈45°方向,测量材料的剪切响应。

ASTM C273剪切夹具,用于测试夹层芯材,由两个加载板组成,如下图所示。测试试样由这些加载板连接到表面来支撑。

专家2610上的ASTM C273夹具

ASTM D905用于木材试样的剪切试验。试件放置在自动调心的断头台式剪切工具中,以确保剪切试件块时施加的力是垂直的。

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