夾芯板是一種由兩層金屬（或其他材料）面板和中間填充的高分子隔熱材料組成的復(fù)合板材,，隨著現(xiàn)代航空航天,、汽車和建筑等領(lǐng)域?qū)Σ牧闲阅芤蟮牟粩嗵岣撸瑠A芯板因其輕質(zhì),、高強(qiáng)度,、高剛度和耐腐蝕性等優(yōu)異特性而得到廣泛應(yīng)用。
各類復(fù)合材料
在復(fù)合材料結(jié)構(gòu)中,，夾芯板作為一種典型的承載結(jié)構(gòu),，其剪切性能直接影響到整體結(jié)構(gòu)的力學(xué)行為。不同國(guó)家和地區(qū)針對(duì)夾芯板的剪切性能測(cè)試制定了相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn),，其中 GB/T 1455 和 ASTM C273 是兩種常用的測(cè)試方法,。對(duì)比兩種測(cè)試方法的硬件需求、測(cè)試流程及其在夾芯板剪切性能測(cè)試中的應(yīng)用對(duì)客戶非常有意義,。
試樣形狀示意圖
通常樣品的尺寸寬度不小于 50mm,，且必須保證樣品的對(duì)稱性與均勻性,。此外，ASTM 標(biāo)準(zhǔn)對(duì)面板與核心材料的密度差異也有明確的要求,，以確保測(cè)試結(jié)果的準(zhǔn)確性,。
提供兩種夾具：一種用于拉伸剪切測(cè)試，另一種用于壓縮剪切測(cè)試,。兩種夾具都配有常規(guī) 15mm 厚金屬板,。任何一種夾具都可以測(cè)試包括蜂窩芯結(jié)構(gòu)和連續(xù)芯結(jié)構(gòu)（如泡沫或輕木）在內(nèi)的各種不同的夾層芯材料，并且在金屬板兩側(cè)均需安裝變形計(jì)和附件,。
在測(cè)定平面剪切模量時(shí),，需要施加初載（破壞載荷的 5%）直至（破壞載荷的 20%）觀察兩側(cè)變形計(jì)讀數(shù)基本一致后，卸至初載,，按照推薦的 0.5mm/min-1mm/min 加載至破壞,。
拉剪試驗(yàn)裝置示意圖
同樣要求使用兩種模式的夾具進(jìn)行拉伸剪切和壓縮剪切測(cè)試，但只需要在金屬板一側(cè)安裝變形計(jì),，測(cè)試僅需按照推薦的 0.5mm/min 加載至試樣破壞,。
主要通過(guò)記錄樣品破壞時(shí)的載荷值來(lái)計(jì)算剪切強(qiáng)度。標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了載荷與樣品破壞面之間的關(guān)系,，平面剪切強(qiáng)度的計(jì)算公式也較為直接,，測(cè)試人員需記錄破壞的模式。
該標(biāo)準(zhǔn)的計(jì)算方法更為細(xì)致,，需綜合考慮剪切載荷與試樣形變的關(guān)系,。在芯子剪切模量的計(jì)算中,，計(jì)算模量的兩點(diǎn)必須記錄下來(lái),，這樣更有利于數(shù)據(jù)對(duì)比和分析。此外,，ASTM C273 標(biāo)準(zhǔn)對(duì)樣品的破壞模式有詳細(xì)的描述和要求,，測(cè)試人員需記錄破壞的類型與 GB/T 1455 一致，以便分析剪切失效機(jī)制,。
由于 GB/T 1455 和 ASTM C273 在測(cè)試條件、樣品尺寸,、載荷施加方式等方面的差異,，導(dǎo)致兩者在測(cè)試過(guò)程中可能得到不同的剪切強(qiáng)度結(jié)果。
GB/T 1455 標(biāo)準(zhǔn)由于對(duì)樣品尺寸和測(cè)試裝置的要求較為寬松,，因此可能在實(shí)際應(yīng)用中適用于更大范圍的夾芯板材料和結(jié)構(gòu),。
而 ASTM C273 標(biāo)準(zhǔn)則更為嚴(yán)格，通常得到的測(cè)試結(jié)果更為精確，但對(duì)材料的適用范圍可能有所局限,。
在實(shí)際測(cè)試中,，夾芯板的剪切破壞模式可能因標(biāo)準(zhǔn)的不同而有所差異。
GB/T 1455 標(biāo)準(zhǔn)通常觀察到的剪切失效模式為面板剝離或核心材料壓潰,；而在 ASTM C273 標(biāo)準(zhǔn)下,，由于測(cè)試過(guò)程中對(duì)夾芯板核心和面板的夾緊要求較高，因此可能更多地觀察到面板剝離與核心壓潰共同作用的失效模式,。這些差異可能與標(biāo)準(zhǔn)中對(duì)剪切力施加方式和加載速率的不同要求有關(guān),。
GB/T 1455 與 ASTM C273 標(biāo)準(zhǔn)均為評(píng)估夾芯板剪切性能的有效方法,，但由于其測(cè)試條件和實(shí)驗(yàn)流程的差異,，導(dǎo)致了在應(yīng)用中的一定差別。
GB/T 1455 的要求更為寬松,，適用于大范圍的夾芯板材料，但可能在精度和結(jié)果可比性方面略遜一些,；而 ASTM C273 則在測(cè)試精度和數(shù)據(jù)處理方面較為嚴(yán)格，適用于對(duì)測(cè)試結(jié)果要求更高的場(chǎng)合,。
選擇哪種標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)依據(jù)實(shí)際應(yīng)用需求和測(cè)試精度要求來(lái)決定,。在實(shí)際應(yīng)用中，工程師可以根據(jù)項(xiàng)目要求選擇適當(dāng)?shù)臉?biāo)準(zhǔn),，以確保結(jié)構(gòu)的安全性與可靠性。
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