ASTM D5379/D5379M-19 V 型缺口梁法複合材料剪切性能的標準測試方法

美國材料與試驗協會 (ASTM) 制定的「ASTM D5379/D5379M-19 V型缺口梁法複合材料剪切性能標準試驗方法」描述了一種用於測定高模量纖維增強複合材料剪切性能的試驗方法。此標準所涵蓋的複合材料僅限於以下幾種連續纖維或短纖維增強的複合材料：

• 由僅具有單向纖維且纖維方向平行或垂直於負載軸的層壓板組成的層壓板。
• 僅由機織物長絲層壓板組成的層壓板，其經向平行或垂直於負載軸。
• 層壓板僅由單向纖維層壓板組成，並包含以平衡且對稱的堆疊陣列方式以 0 度和 90 度定向的相同數量的層，其中 0 度方向平行或垂直於負載軸定向。
• 短纖維增強複合材料，其中大部分纖維隨機分佈。

這種剪切測試概念最初是在沒有參考纖維取向的情況下開發的，用於金屬或陶瓷等各向同性材料。

標準「ASTM D3878-23複合材料標準術語」定義了與高模量纖維及其複合材料相關的術語。標準「ASTM D883-22 塑膠標準術語」定義了與塑膠相關的術語。標準「ASTM E6-23a 機械測試方法標準術語」定義了與機械測試相關的術語。標準「ASTM E456-13 品質與統計標準術語」定義了與統計相關的術語。若各標準之間有任何術語衝突，則以 ASTM D3878-23 為準。此外，本標準特有的以下術語和定義也同樣有效：

• 面內切削是描述因施加到 1-2 個材料平面的切削力或變形而產生的反應的任何切削特徵。
• 層間剪切是描述施加到 1-3 或 2-3 材料平面的剪切力或變形產生的反應的任何剪切屬性。
• 材料座標係是定義主材料座標系的直角座標系，使用 1、2 和 3 表示軸，如標準中給出的圖中所示。
• 標稱值是為了正確識別名義上存在的可測量特性而指定的值。公差可以應用於標稱值來定義特徵的可接受範圍。
• 剪切強度是材料在純剪切條件下斷裂瞬間所承受的剪切應力。沒有可以為每種材料產生完美的純剪切應力條件的標準測試方法，但對於特定工程目的的特定材料，某些測試方法可能非常接近。

在進行測試時，將具有對稱中心 V 形凹口的矩形扁條形式的材料試片（如標準中給出的圖中示意性所示）加載到帶有特殊夾具的機械測試機中。

透過參考夾具的對準工具將樣品放置在夾具中，使凹口沿著加載效應線。夾具的兩半由測試機夾緊，同時監測力道。兩個夾具半部之間的相對位移對有缺口的樣品施加負載。將兩個應變計元件放置在樣品中間（遠離凹口）並沿著加載軸與加載軸成正/負 45 度角，可以測量材料的剪切響應。

載重可以理想化為不對稱彎曲，如圖中的剪力圖和彎矩圖所示。凹口影響沿著加載方向的剪切應力，提供比沒有凹口時更均勻的分佈。儘管平滑度是材料正交各向異性的函數，但在 1-2 平面中測試時，使用 0/90ns 型層壓板獲得了最佳總體結果。

此測試方法旨在為材料特性、研發、品質保證以及結構設計和分析產生剪切特性資料。根據材料座標系相對於載入軸的方向，可以評估面內或層間剪切特性。因此需要報告的影響剪切響應的因素有：材料、材料製備和放置方法、樣品堆疊順序、樣品製備、樣品調節、測試環境、樣品對準和抓握、測試速度、溫度下的時間、空隙含量和體積強化百分比。

在各向異性材料中，透過將樣本的測試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），可以在六個可能的在剪切平面中的任何一個獲得特徵。對於任何樣品只能評估單一切割平面。透過此測試方法可以獲得的測試方向特徵包括：

• 剪切應力/應變響應
• 極限力量
• 極限應變
• 剪弦彈性模量

測試中使用的設備包括：

• 千分尺和卡尺
• 角度測量裝置
• 半徑測量裝置
• 試驗機（試驗機頭、驅動機構、測力計、板/適配器、夾具）
• 應變指示裝置（連接電阻應變片的選擇）
• 空調室
• 環境試驗箱

在為各行業企業進行的眾多測試、測量、分析和評估研究中，我們的組織憑藉訓練有素的專家人員和先進的技術設備，開發了符合 ASTM D5379/ 的複合材料切削性能的標準測試方法。 D5379M-19 V型缺口梁法也提供《標準》中定義的測試服務。