近年來，隨著對結(jié)構(gòu)部件機(jī)械可靠性的要求不斷提高，材料選擇正從傳統(tǒng)的金屬逐漸轉(zhuǎn)向輕質(zhì)替代材料。這種變化的主要驅(qū)動(dòng)力是通過減輕產(chǎn)品重量來減少運(yùn)輸過程中產(chǎn)生的二氧化碳排放量。碳纖維增強(qiáng)復(fù)合材料（CFRP）因其卓yue的強(qiáng)度和輕質(zhì)特性，已廣泛應(yīng)用于航空領(lǐng)域，并有望在未來更多應(yīng)用于汽車等各類產(chǎn)品，實(shí)現(xiàn)輕量化設(shè)計(jì)。

本文科準(zhǔn)測控小編將介紹一種使用定位式楔形夾具對隨機(jī)取向的熱塑性CFRP進(jìn)行拉伸破壞評估的方法。該楔形夾具作為萬能試驗(yàn)機(jī)的配件，已開始投入使用。為了便于觀察拉伸過程中的斷裂情況，試驗(yàn)片表面噴涂了啞光白色涂料，以解決因表面光澤反射帶來的觀察困難問題。這樣處理后，拉伸破壞評估能夠更加精確和可靠。

一、測試原理

測試原理是通過使用定位式楔形夾具對隨機(jī)取向的熱塑性CFRP進(jìn)行拉伸試驗(yàn)，評估其在拉伸過程中的破壞行為。

二、測試相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)

參考標(biāo)準(zhǔn)IS0527-4(2021)進(jìn)行試驗(yàn)

三、測試儀器

1、KZ-DSC-20萬能材料試驗(yàn)機(jī)

2、定位式楔形夾具和轉(zhuǎn)換接頭

在50kN容量試驗(yàn)機(jī)上使用時(shí)需要轉(zhuǎn)換接頭。

3、夾齒：標(biāo)準(zhǔn)附件齒(用于復(fù)合材料的梯形銼齒)

4、虛擬標(biāo)簽：#600號(hào)砂紙

5、試驗(yàn)條件

試驗(yàn)溫度：室溫

試驗(yàn)速度：1mm/min

試驗(yàn)類型：拉伸

夾具間距離：150mm

四、測試流程

步驟一、設(shè)備和夾具準(zhǔn)備

設(shè)備: 確保設(shè)備狀態(tài)正常并符合試驗(yàn)要求。

夾具: 定位式楔形夾具和轉(zhuǎn)換接頭（如果使用50kN容量試驗(yàn)機(jī)，則需要安裝轉(zhuǎn)換接頭以適配）。

夾齒: 使用標(biāo)準(zhǔn)附件齒，這些齒設(shè)計(jì)用于復(fù)合材料，具有梯形銼齒結(jié)構(gòu)，確保試樣在夾持過程中穩(wěn)固。

虛擬標(biāo)簽: 在試驗(yàn)片夾持部分和夾具的夾持齒之間插入#600號(hào)砂紙，以增強(qiáng)夾持效果并確保試驗(yàn)條件一致性。

步驟二、試驗(yàn)條件設(shè)置

試驗(yàn)溫度: 室溫，確保環(huán)境溫度穩(wěn)定。

試驗(yàn)速度: 設(shè)定為1mm/min，控制試驗(yàn)速度以保證試驗(yàn)過程的穩(wěn)定性和可重復(fù)性。

試驗(yàn)類型: 拉伸試驗(yàn)，按照標(biāo)準(zhǔn)方法執(zhí)行。

夾具間距離: 設(shè)置為150mm，根據(jù)試樣尺寸和試驗(yàn)要求調(diào)整夾具間距。

步驟三、試樣制備

材料準(zhǔn)備: 隨機(jī)取向熱塑性CFRP是通過將碳纖維束浸漬熱塑性樹脂后，切割成一定長度并隨機(jī)排列的UD帶，能夠在短時(shí)間內(nèi)壓縮成型為碳纖維增強(qiáng)復(fù)合材料。

片材加工: 使用寬度為6~8毫米的熱塑性環(huán)氧基UD帶，切割成長度為6.5毫米、13.0毫米和26毫米的片材，并將其成型為厚度為3毫米的材料板。

試驗(yàn)片形狀: 參照ISO527-4(2021)標(biāo)準(zhǔn)，將試驗(yàn)片切割成長250毫米、寬25毫米的標(biāo)準(zhǔn)形狀，確保符合試驗(yàn)要求。

步驟四、實(shí)施拉伸試驗(yàn)

試樣編號(hào)和準(zhǔn)備: 設(shè)置試樣數(shù)為n=5，包括備用試驗(yàn)片，共6個(gè)試樣。

試驗(yàn)過程: 將每個(gè)試樣依次安裝到試驗(yàn)機(jī)上，并根據(jù)設(shè)定的試驗(yàn)條件開始拉伸試驗(yàn)。

斷裂評估: 實(shí)時(shí)記錄試驗(yàn)過程中的斷裂情況。在每個(gè)試樣拉伸至破壞時(shí)，記錄并拍攝斷裂位置的照片。

結(jié)果分析: 分析每個(gè)試樣的斷裂位置和形態(tài)，確保所有試樣均在評估區(qū)域內(nèi)斷裂，驗(yàn)證試驗(yàn)過程的有效性和可靠性。

步驟五、結(jié)果記錄與報(bào)告

斷裂照片: 根據(jù)試驗(yàn)后獲取的斷裂照片（如圖4、5、及6），評估并記錄每個(gè)試樣的斷裂情況。

結(jié)論: 根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果撰寫報(bào)告，總結(jié)隨機(jī)取向熱塑性CFRP在拉伸條件下的性能表現(xiàn)，提供定量和定性分析結(jié)果。

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