在航空和航天領(lǐng)域，聚合物基復(fù)合材料扮演著關(guān)鍵的角色，它們通常用于制造飛機(jī)、太空探測器和其他高性能應(yīng)用中的結(jié)構(gòu)件。這些材料具有輕量、高強(qiáng)度和優(yōu)異的機(jī)械性能，但在面對沖擊負(fù)荷時，它們可能會遭受不同程度的損害。因此，為了確保航空和航天器件的可靠性和安全性，需要對這些材料的沖擊后壓縮性能進(jìn)行詳盡的測試和評估。

ASTM D7137/D7137M標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)方法是一種廣泛應(yīng)用的測試標(biāo)準(zhǔn)，它旨在確定沖擊后聚合物基復(fù)合材料的壓縮殘余強(qiáng)度特性。這個標(biāo)準(zhǔn)測試方法利用特定工裝對包含預(yù)先引入損傷的試樣進(jìn)行壓縮性能測試，以模擬實(shí)際使用條件下可能遭受的沖擊載荷。通過評估沖擊后的壓縮性能，可以確定復(fù)合材料在受到損害后仍能承受的荷載能力，從而評估其損傷容限。

在這篇文章中，科準(zhǔn)測控小編將深入探討聚合物基復(fù)合材料沖擊后壓縮性能測試的原理和步驟，以及它如何幫助工程師和研究人員評估聚合物基復(fù)合材料的沖擊后壓縮性能。通過這篇文章，讀者將更好地理解沖擊后壓縮性能測試的重要性以及其在航空和航天領(lǐng)域中的關(guān)鍵作用。

一、測試原理

通過在矩形試樣中心施加沖擊能量，然后施加沿厚度方向的壓縮載荷，以模擬復(fù)合材料在沖擊后的壓縮性能，以評估其損傷容限。

二、測試標(biāo)準(zhǔn)

參考標(biāo)準(zhǔn)為ASTM D7137/D7137M-23 《損壞的聚合物基復(fù)合材料板的壓縮殘余強(qiáng)度特性的標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)方法》

三、測試儀器

1、儀器化落錘沖擊試驗(yàn)機(jī)

a錘體的更換，針對用戶對不同試樣的沖擊要求，需不同更換不同質(zhì)量范圍的錘體。錘體

通過增加砝碼可滿足 8kg～23kg 重量的沖擊。錘頭的更換，用戶可根據(jù)各種試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)，更換符合標(biāo)準(zhǔn)的沖擊錘頭。

a、落錘沖擊頭應(yīng)有導(dǎo)向裝置，沖擊點(diǎn)的重復(fù)性偏差應(yīng)不大于3mm。試驗(yàn)裝置應(yīng)有防止二次沖擊的裝置。如果沒有防止二次沖擊的裝置，可以通過在沖擊頭離開試樣表面反彈后,用一片剛性材料(木頭,金屬等)插到?jīng)_擊頭和試樣之間，以防止二次沖擊。

b、落錘高度可調(diào)，高度標(biāo)尺精度為0.5mm。沖擊試驗(yàn)支撐夾具上下表面的平行度應(yīng)能夠保證試樣支撐夾具上下表面的平行度應(yīng)能夠保證試樣在受沖擊位置水平放置，導(dǎo)向銷必須保證試樣中心收到?jīng)_擊，鉸接夾及其橡皮頭，在試樣收到?jīng)_擊過程中能夠壓緊試樣。

2、沖擊后壓縮試驗(yàn)夾具

注：沖擊后壓縮試驗(yàn)夾具應(yīng)具有足夠的剛度和尺寸精度，以保證試樣均勻受壓，并且不會發(fā)生屈曲。

3、千分尺

4、試驗(yàn)條件

壓縮速度：1.25mm/min土0. .5mm/min。

試驗(yàn)溫度：在室溫（23°）和相對濕度小于60%條件下進(jìn)行

沖擊能量的計算：

四、測試流程

1、試樣的制備

1）試樣形狀及尺寸

試樣形狀及長度、寬度尺寸如圖所示試樣尺寸公差為士0.25mm。

2）試樣厚度

試樣厚度為4.0~6.0mm，盡可能接近5.0mm

3）試樣數(shù)量

每組的有效試樣應(yīng)不少于5個

4）層合板的鋪層方式

a、單向?qū)雍习?/span>

鋪層順序?yàn)?/span>[45/0/-45/90]ns，其中n為整數(shù)。如果預(yù)計的厚度值小于4.0mm則n值應(yīng)變?yōu)?/span>n+1。針對不同的固化后單層名義厚度推薦層合板的鋪層方式，見表13。層合板的0°纖維方向與試樣長度方向一致。

b、機(jī)織物層合板

那么應(yīng)該采用N的后繼值即N+1。表1中提供了對不同的固化后單層名義厚度推薦的鋪層，層壓板的鋪層應(yīng)這樣定義，使得0°纖維方向與長度方向尺寸相一致。

c、其他鋪層方式

這種層壓板必須有多向纖維方位（對預(yù)浸帶層壓板纖維方位至少為3個，對織物層壓板至少2個鋪層方位），它們相對試驗(yàn)方向是對稱均衡的。由其他鋪層順序進(jìn)行的試驗(yàn)必須指明所記錄的鋪層順序，并給出包括所有試驗(yàn)結(jié)果的報告。

2、操作步驟

1）初步檢查試樣外觀，確保沒有顯著的缺陷或損傷。

2）測量試樣中心點(diǎn)（沖擊點(diǎn)）四周四點(diǎn)的厚度，取平均值，同時測量試樣的寬度。

3）計算需要施加在試樣中心的沖擊能量，并將試樣固定在沖擊試驗(yàn)支撐夾具上。確保沖頭準(zhǔn)確對準(zhǔn)試樣中心，使用硬橡膠墊片固定試樣的四個角。計算并設(shè)置合適的沖擊高度，然后進(jìn)行沖擊測試。

4）在沖擊后，測量并記錄沖擊表面和背面的損傷情況，包括凹坑尺寸和背面的裂紋形狀、尺寸。使用游標(biāo)卡尺測量凹坑的最大深度。另外，使用超聲掃描儀觀察和分析損傷面積和尺寸。

5）安裝試樣在試驗(yàn)夾具中，按照規(guī)定的速率施加壓縮載荷，直至達(dá)到最大載荷值。在載荷下降至最大載荷的約30%時，終止試驗(yàn)，以避免真實(shí)破壞模式被大范圍的畸變所遮蔽，并防止損壞支持夾具。在整個試驗(yàn)過程中，記錄時間、位移、載荷等數(shù)值，以生成力-位移曲線。

3、計算

1）極限壓縮強(qiáng)度

2）有效模量

3）統(tǒng)計——對每個系列試驗(yàn)的壓痕深度d，計算平均值、標(biāo)準(zhǔn)差和偏差系數(shù)（百分?jǐn)?shù)）。

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