碳纤维增强塑料帽型试样中抗压强度检测方案(万能试验机)

LAAN-A-AG-E028 Application No.i269News用户服务热线电话： 800-810-0439第一版发行日：2019年6月400-650-0439 ApplicationNews 材料试验 AGX-V 碳纤维增强塑料帽型试样的轴向压缩试验 No.i269 摘要：本文利用岛津公司最新款 AGX-V电子万能试验机，将碳纤维增强塑料(CFRP) 帽形试样在高度方向上分成10段，在前后两侧共粘贴20个应变片，并捕获其信号，除了测量材料的抗压强度外，还进行与试验结果同步的视频记录，以确定断裂点。通过比对应力-应变曲线与 USB 摄影机拍摄的视频、图片，可以进行同步的破坏分析，这些分析有利于结构部件的力学性能研究。 关键词：CFRTP复合材料 轴向压缩试验应变片式应变片 在由碳纤维和纤维结合而成的复合材料，由于其比重小、刚性好和强度高而成为一种先进的航空航天材料。因为航天飞行器的重量每减少1公斤，就可使运载火箭减减500公斤。所以，在航空航天工业中争相采用先进复合材料以减小构件重量。一方面降低自重，另一方面也必须满足安全要求。从这一观点出发，高强度复合材料的发展显得尤为重要。 碳纤维复合材料(CFRP) 是一种以碳纤维为增强材料的树脂材料，即使是在复合材料中，也具有特别高的比强度和比刚度。以热固性树脂为基体树脂的碳纤维增强塑料(CFRP)已广泛应用于赛车和豪华车上，近年来，碳纤维增强热塑性复合材(CFRTP)也以高成型性热塑性树脂为基体树脂而得到发展。本研究以 CFRTP材料为试件，在汽车车身上大量使用空心框架，并进行了轴压试验。本试验采用岛津公司最新电子万能试验机AGX-V。由于 AGX-V系列可以实现最多20个通道的模拟或数字输入，所以将 CFRTP帽形试样在高度方向上分成10段，在前后两侧共连接20个应变片，并捕获其信号，除了测量相应材料的抗压强度外，还进行了与试验结果同步的视频记录，以确定断裂点。 实验部分 1.1仪器 AGX-V电子万能试验机动态应变片DPM-952A 1.2分析条件 速度控制方式：横梁行程控制 试验温度：室温 加载试验速率：20mm/min 传感器容量：300KN 试验夹具：固定压盘 样品材料： CFRTP材料帽型试样 样品高度：400mm 应变片组数：10组 试验系统介绍 图1为本次试验的试验系统，包括有 AGX-300kNV 试验机、动态应变片 (Dynamic strain gauge) 、LifeCam Studio°USB摄像机。本试验对汽车车身上的空心框架直接进行模拟测试，这类部件的测试更能直接反映出此部件的最不利破坏条件。对于此类大部件，若是只对某一处进行应力应变分析，则会使得实验结果较为片面。岛津公司新型试型机 AGX-V配置最多20个模拟信号输入输出端口。对于此类试验，可以使用应变片式应变片测试部件多个位置应变应力关系。除此之外，配置LifeCam Studio USB摄像机，可以清楚地观察试验的同步影像记录，以更好地确定部件最不利点。测量其应变时，将帽形试样在高度方向上分成10段，在前后两侧共连接20个应变片，并捕获其信号。应变片粘贴方式看图2。 图1测试系统 图2应变片粘接方式 试验结果分析 图3显示了连连到 CFRTP 帽形试样正面的应变片的测量结果。在图中，图例中的符号表示应变片的连接位置。应变片从帽形试样的顶部以相等的间隔安装，自上往下分别表示1-10号应变片的应变值。图4为 CFRTP帽型试样的试验力与位移的关系图。图5为与图4对应的试验图像过程。 本试验中使用的 CFRTP是一种随机排列的材料，因此认为测量结果可能存在局部差异。由图3可以看出，各个位置的应变值不同。通过图3中的1号应变片与3号应变片的曲线可以得试验的应变集中在上部。此外，图5示与图3相对应，在图5(4)中可以直接在上压缩板下方观察到损伤。在这一点之后，破坏以压力从与压盘接触的部分扩散的形式进行，但没有发生屈曲。 图3应变与时间曲线 图4.压缩载荷与位移曲线 图5试验过程对应图像(1-8) 结论 本文采用 CFRTP材料制备的帽形试样进行了实际结构的轴向压缩试验。AGX-V 系列的模拟输入通道多达20个，因此在实际结构试验中可以在多点上进行应变测量。此外，通过使用USB 摄像机记录与测试结果同步的视频，还可以对测试结果和测试图像进行比较评估。AGX-V系列将成为实际结构测试的有效工具。 本文利用岛津公司最新款AGX-V电子万能试验机，将 碳纤维增强塑 料（CFRP）帽形试样在高度方向上分成10段， 在前后两侧共粘贴20个应变片，并捕获其信号，除了测量材 料的抗压强度外，还进行与试验结果同步的视频记录，以确定 断裂点。通过比对应力-应变曲线与USB摄影机拍摄的视频、 图片，可以进行同步的破坏分析，这些分析有利于结构部件的 力学性能研究。