複合材料織物層合板層間剪下效能研究

作者：梁春生

**：《科技創新與應用》2023年第15期

摘要：纖維增強複合材料的層間剪下效能是其基本效能之一，是複合材料設計中必須考慮的重要問題。而複合材料固化工藝和條件是影響複合材料效能的重要因素，因此，文章對不同固化條件下複合材料織物層合板層間剪下效能進行了研究。

考察了在相同溫度變化週期條件下，分別使用熱壓罐和熱補儀進行層合板固化所得到的複合材料層合板的層間剪下效能。基於astm d5379試驗標準，開展了相關試驗，結果表明：採用熱壓罐進行固化所得到的層合板，其層間剪下強度及剛度都要優於採用熱補儀固化的層合板。

關鍵詞：複合材料層合板；固化過程；層間剪下；熱壓罐；熱補儀

纖維增強複合材料是20世紀60年代中期發展起來的一種新型材料，因其具有比強度高、比剛度高和可設計性強等其他材料無法比擬的優點[1-2]，在航天和航空等國防領域得到越來越廣泛的應用。為了有效利用複合材料的效能優勢，充分發揮其潛能，要求對複合材料力學效能進行深入細緻的研究。

纖維增強複合材料的層間剪下效能是其基本效能之一，與拉伸和壓縮這些基本效能相比，剪下效能的分析難度更大[3]。按照經典層合板理論，一般多向層合板中各鋪層均按平面應力狀態進行分析，不考慮垂直鋪層面的應力和垂直剪下應力（即層間應力）。這在複合材料設計的許多情況下是合適的。

然而，在不少情況下層間應力是不可忽視的。例如，平板或樑在橫向載荷作用下，將在橫截面內產生剪應力，按照剪應力互等定律，也即構成層間剪應力。由於層合板複合材料抵抗層間應力的能力與基體強度同量級，故層間應力的存在很容易導致層間的分層破壞，而層間分層將會嚴重降低層合板的剛度和強度。

所以，層間應力和層間強度等層間問題是複合材料設計中必須考慮的重要問題[4-5]。

目前，國內外作為層合板層間剪下強度測試標準的試驗方法主要有短樑法、v型槽短樑法、品字樑法和雙切口拉伸/壓縮法[6-8]。本文將採用v型槽短樑法對不同固化工藝下層合板的層間剪下效能進行試驗，研究使用熱壓罐或熱補儀進行固化對層合板層間剪下剛度及強度的影響。