ASTM D5379/D5379M-19 V 型缺口梁法复合材料剪切性能的标准测试方法

美国材料与试验协会 (ASTM) 制定的“ASTM D5379/D5379M-19 V型缺口梁法复合材料剪切性能标准试验方法”描述了一种用于测定高模量纤维增强复合材料剪切性能的试验方法。该标准所涵盖的复合材料仅限于以下几种连续纤维或短纤维增强的复合材料：

• 由仅具有单向纤维且纤维方向平行或垂直于负载轴的层压板组成的层压板。
• 仅由机织物长丝层压板组成的层压板，其经向平行或垂直于负载轴。
• 层压板仅由单向纤维层压板组成，并包含以平衡且对称的堆叠阵列方式以 0 度和 90 度定向的相同数量的层，其中 0 度方向平行或垂直于负载轴定向。
• 短纤维增强复合材料，其中大部分纤维随机分布。

这种剪切测试概念最初是在没有参考纤维取向的情况下开发的，用于金属或陶瓷等各向同性材料。

标准“ ASTM D3878-23复合材料标准术语”定义了与高模量纤维及其复合材料相关的术语。标准“ASTM D883-22 塑料标准术语”定义了与塑料相关的术语。标准“ASTM E6-23a 机械测试方法标准术语”定义了与机械测试相关的术语。标准“ASTM E456-13 质量与统计标准术语”定义了与统计相关的术语。如果各标准之间存在任何术语冲突，则以 ASTM D3878-23 为准。此外，本标准特有的以下术语和定义也同样有效：

• 面内切削是描述由施加到 1-2 个材料平面的切削力或变形所产生的响应的任何切削特征。
• 层间剪切是描述由施加到 1-3 或 2-3 材料平面的剪切力或变形产生的响应的任何剪切属性。
• 材料坐标系是定义主材料坐标系的笛卡尔坐标系，使用 1、2 和 3 表示轴，如标准中给出的图中所示。
• 标称值是为了正确识别名义上存在的可测量特性而指定的值。公差可以应用于标称值来定义特征的可接受范围。
• 剪切强度是材料在纯剪切条件下断裂瞬间所承受的剪切应力。没有可以为每种材料产生完美的纯剪切应力条件的标准测试方法，但对于特定工程目的的特定材料，某些测试方法可能是可接受的接近。

在进行测试时，将具有对称中心 V 形凹口的矩形扁条形式的材料试片（如标准中给出的图中示意性所示）加载到带有特殊夹具的机械测试机中。

通过参考夹具的对准工具将样品放置在夹具中，使凹口沿着加载效果线。夹具的两半由测试机夹紧，同时监测力。两个夹具半部之间的相对位移对有缺口的样品施加负载。通过将两个应变计元件放置在样品中间（远离凹口）并沿着加载轴与加载轴成正/负 45 度角，可以测量材料的剪切响应。

载荷可以理想化为不对称弯曲，如图中的剪力图和弯矩图所示。凹口影响沿加载方向的剪切应力，提供比没有凹口时更均匀的分布。尽管平滑度是材料正交各向异性的函数，但在 1-2 平面中测试时，使用 0/90ns 型层压板获得了最佳总体结果。

该测试方法旨在为材料特性、研发、质量保证以及结构设计和分析生成剪切特性数据。根据材料坐标系相对于加载轴的方向，可以评估面内或层间剪切特性。因此需要报告的影响剪切响应的因素有：材料、材料制备和放置方法、样品堆叠顺序、样品制备、样品调节、测试环境、样品对准和抓握、测试速度、温度下的时间、空隙含量和体积强化百分比。

在各向异性材料中，通过将样本的测试平面定向到所需的材料平面（1-2 或 2-1、1-3 或 3-1、2-3 或 3），可以在六个可能的剪切平面中的任何一个中获得特征。 -2）。对于任何样品只能评估单个切割平面。通过该测试方法可以获得的测试方向特征包括：

• 剪切应力/应变响应
• 极限力量
• 极限应变
• 剪弦弹性模量

测试中使用的设备包括：

• 千分尺和卡尺
• 角度测量装置
• 半径测量装置
• 试验机（试验机头、驱动机构、测力计、板/适配器、夹具）
• 应变指示装置（连接电阻应变片的选择）
• 空调室
• 环境试验箱

在为各行业企业进行的众多测试、测量、分析和评估研究中，我们的组织凭借训练有素的专家人员和先进的技术设备，开发了符合 ASTM D5379/ 的复合材料切削性能的标准测试方法。 D5379M-19 V型缺口梁法还提供《标准》中定义的测试服务。