ISO 18352-2009 冲击后压缩试验 —— 压缩夹具、数据采集与试验报告
1. 压缩试验装置
压缩试验在带有防屈曲夹具的万能试验机上进行,试样侧向受约束以防止整体屈曲和局部屈曲。压缩加载夹具的详细尺寸图纸在标准附录A(规范性附录) 中给出。夹具在试样两侧提供足够的侧向支撑,夹具侧板与试样表面之间的间隙须为滑配(通常0.1 mm~0.25 mm),确保试样在加载过程中自由滑动,同时防止侧向移动超出限制。夹具侧板靠近加载端须开设观察窗口,以实时观察压缩过程中试样的损伤扩展。
2. 压缩加载参数
压缩加载速率:1.25 mm/min ± 0.25 mm/min,控制模式为位移控制。终止条件:当压缩载荷从峰值下降至最大载荷的30% 时终止试验。测试过程中须连续记录力-位移曲线(载荷-位移)。
3. 应变测量
标准第6.8节要求在每个试样上粘贴应变片进行应变测量。第8.6节规定,所有应变片测量值相互偏差应在平均值的10%以内。应变片分别粘贴在试样两个相对的宽面(正面和背面)的对称位置,用于计算弯曲百分比并消除弯曲效应对压缩模量计算的影响。弯曲百分比过高(一般>10%)可能导致测试数据被判定无效。
4. 核心数据采集与结果计算
(1)CAI强度(冲击后压缩残余强度)
σ_CAI = P_max / (b × h)
式中:σ_CAI——CAI强度(MPa);P_max——最大压缩载荷(N);b——试样宽度(mm);h——试样厚度(mm)。
(2)CAI模量(冲击后有效压缩模量)
E_CAI = (P_2 − P_1) / [(ε_2 − ε_1) × b × h]
式中:P_1和ε_1——线性段起点(通常约为20% P_max)对应的载荷和应变;P_2和ε_2——线性段终点(通常约为60% P_max)对应的载荷和应变。
(3)最大CAI应变
ε_CAI_max = ε_max,对应最大压缩载荷P_max的压缩应变值(mm/mm或百分比)。
5. 数据处理与统计分析
每个材料/铺层/厚度组合至少5个有效试样,计算σ_CAI、E_CAI、ε_CAI_max的平均值及标准差,取三位有效数字并按标准第10.4节进行数值修约。变异系数CV = 标准差/平均值 × 100%,若超过15%,须报告可能的分散原因并考虑增加测试数量。标准第9节"Validation"要求对测试过程的有效性进行验证,包括失效模式是否位于冲击损伤区域、应变片数据是否在偏差范围内、以及压缩夹具间隙是否满足滑配要求。
6. 试验报告内容清单
依据ISO 18352:2009第11节规定,试验报告须至少包含以下内容:
① 材料信息:碳纤维类型与规格、树脂体系、铺层顺序、名义厚度、纤维体积分数(%)。
② 试样信息:试样几何尺寸(150 mm × 100 mm)、加工方法、状态调节条件。
③ 冲击试验参数:冲击头直径(16 mm)、落锤质量(kg)、冲击能量(J)、冲击高度(mm)、冲击速度(m/s)。
④ 无损检测信息:NDT技术(超声C扫描等)、分层面积(mm²)及损伤形态描述。
⑤ 压缩试验参数:压缩加载速率(1.25 mm/min)、夹具间隙(mm)、环境温湿度。
⑥ 测试数量与结果:有效试样数、个体σ_CAI值(MPa)、平均值及标准差。
⑦ CAI模量与最大CAI应变:平均值及标准差。
⑧ 载荷-位移曲线图:至少一条代表性曲线。
⑨ 失效模式描述:冲击后压缩失效模式分类(分层扩展、纤维断裂等)及代表性照片。
⑩ 验证结果:失效位于冲击损伤区域内、应变片偏差在范围内等验证信息。
⑪ 设备信息:试验机型号与校准状态、测试日期、测试人员、实验室编号。




