在現(xiàn)代航空航天、汽車(chē)和建筑等領(lǐng)域，夾芯板作為一種輕質(zhì)、高強(qiáng)度、高剛度和耐腐蝕的復(fù)合材料，得到了廣泛應(yīng)用。夾芯板的剪切性能是其作為承載結(jié)構(gòu)的關(guān)鍵特性之一，直接關(guān)系到整體結(jié)構(gòu)的力學(xué)行為。
為了準(zhǔn)確評(píng)估夾芯板的剪切性能，不同國(guó)家和地區(qū)制定了相應(yīng)的測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)，其中 GB/T 1455 和 ASTM C273 是兩種常用的測(cè)試方法。本文科準(zhǔn)測(cè)控小編將對(duì)比這兩種測(cè)試方法的硬件需求、測(cè)試流程及其在夾芯板剪切性能測(cè)試中的應(yīng)用，以幫助客戶更好地選擇適合的標(biāo)準(zhǔn)。
一、原理概述
夾芯板的剪切性能是指其在受到剪切力作用時(shí)的力學(xué)行為，包括剪切強(qiáng)度和剪切模量等參數(shù)。剪切強(qiáng)度反映了夾芯板在剪切力作用下能夠承受的最大應(yīng)力，而剪切模量則描述了材料在剪切變形過(guò)程中的剛度特性。通過(guò)測(cè)試夾芯板的剪切性能，可以評(píng)估其在實(shí)際應(yīng)用中的承載能力和結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性。
二、標(biāo)準(zhǔn)對(duì)比
（一）樣品準(zhǔn)備與尺寸要求
GB/T 1455：根據(jù) GB/T 1455 的規(guī)定，夾芯板樣品準(zhǔn)備較為靈活，樣品的尺寸通常要求為寬度 60mm，試樣長(zhǎng)度大于或等于芯子厚度的 12 倍，但可根據(jù)實(shí)驗(yàn)條件和夾芯板的實(shí)際厚度和長(zhǎng)度進(jìn)行調(diào)整。標(biāo)準(zhǔn)要求夾芯板的面板材料和核心材料都應(yīng)符合規(guī)定的性能要求。
ASTM C273：通常樣品的尺寸寬度不小于 50mm，且必須保證樣品的對(duì)稱性與均勻性。此外，ASTM 標(biāo)準(zhǔn)對(duì)面板與核心材料的密度差異也有明確的要求，以確保測(cè)試結(jié)果的準(zhǔn)確性。
（二）測(cè)試裝置與施加方式
GB/T 1455：提供兩種夾具，一種用于拉伸剪切測(cè)試，另一種用于壓縮剪切測(cè)試。
兩種夾具都配有常規(guī) 15mm 厚金屬板。任何一種夾具都可以測(cè)試包括蜂窩芯結(jié)構(gòu)和連續(xù)芯結(jié)構(gòu)（如泡沫或輕木）在內(nèi)的各種不同的夾層芯材料，并且在金屬板兩側(cè)均需安裝變形計(jì)和附件。在測(cè)定平面剪切模量時(shí)，需要施加初載（破壞載荷的 5%）直至（破壞載荷的 20%）觀察兩側(cè)變形計(jì)讀數(shù)基本一致后，卸至初載，按照推薦的 0.5mm/min - 1mm/min 加載至破壞。
ASTM C273：同樣要求使用兩種模式的夾具進(jìn)行拉伸剪切和壓縮剪切測(cè)試，但只需要在金屬板一側(cè)安裝變形計(jì)，測(cè)試僅需按照推薦的 0.5mm/min 加載至試樣破壞。
（三）數(shù)據(jù)處理
GB/T 1455：主要通過(guò)記錄樣品破壞時(shí)的載荷值來(lái)計(jì)算剪切強(qiáng)度。標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了載荷與樣品破壞面之間的關(guān)系，平面剪切強(qiáng)度的計(jì)算公式也較為直接，測(cè)試人員需記錄破壞的模式。
ASTM C273：該標(biāo)準(zhǔn)的計(jì)算方法更為細(xì)致，需綜合考慮剪切載荷與試樣形變的關(guān)系。在芯子剪切模量的計(jì)算中，計(jì)算模量的兩點(diǎn)必須記錄下來(lái)，這樣更有利于數(shù)據(jù)對(duì)比和分析。此外，ASTM C273 標(biāo)準(zhǔn)對(duì)樣品的破壞模式有詳細(xì)的描述和要求，測(cè)試人員需記錄破壞的類型，以便分析剪切失效機(jī)制。
（四）剪切性能測(cè)試的結(jié)果對(duì)比
結(jié)果一致性與可比性：由于 GB/T 1455 和 ASTM C273 在測(cè)試條件、樣品尺寸、載荷施加方式等方面的差異，導(dǎo)致兩者在測(cè)試過(guò)程中可能得到不同的剪切強(qiáng)度結(jié)果。GB/T 1455 標(biāo)準(zhǔn)由于對(duì)樣品尺寸和測(cè)試裝置的要求較為寬松，因此可能在實(shí)際應(yīng)用中適用于更大范圍的夾芯板材料和結(jié)構(gòu)。而 ASTM C273 標(biāo)準(zhǔn)則更為嚴(yán)格，通常得到的測(cè)試結(jié)果更為精確，但對(duì)材料的適用范圍可能有所局限。
剪切失效模式分析：在實(shí)際測(cè)試中，夾芯板的剪切破壞模式可能因標(biāo)準(zhǔn)的不同而有所差異。GB/T 1455 標(biāo)準(zhǔn)通常觀察到的剪切失效模式為面板剝離或核心材料壓潰；而在 ASTM C273 標(biāo)準(zhǔn)下，由于測(cè)試過(guò)程中對(duì)夾芯板核心和面板的夾緊要求較高，因此可能更多地觀察到面板剝離與核心壓潰共同作用的失效模式。這些差異可能與標(biāo)準(zhǔn)中對(duì)剪切力施加方式和加載速率的不同要求有關(guān)。
三、儀器設(shè)備
無(wú)論是 GB/T 1455 還是 ASTM C273 標(biāo)準(zhǔn)，都需要使用到以下儀器設(shè)備：
1、萬(wàn)能材料試驗(yàn)機(jī)
用于施加拉伸或壓縮載荷，測(cè)試夾芯板的剪切性能。
2、夾具：根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)要求選擇合適的拉伸剪切或壓縮剪切夾具。
注：變形計(jì)：用于測(cè)量試樣在測(cè)試過(guò)程中的變形情況，GB/T 1455 要求在金屬板兩側(cè)安裝變形計(jì)，而 ASTM C273 只需在金屬板一側(cè)安裝。
四、測(cè)試流程
步驟一、樣品準(zhǔn)備
按照選定標(biāo)準(zhǔn)的要求，準(zhǔn)備符合尺寸和性能要求的夾芯板樣品。
檢查樣品的外觀質(zhì)量，確保無(wú)明顯缺陷和損傷。
步驟二、安裝夾具與試樣
根據(jù)測(cè)試類型選擇合適的夾具，并將其安裝在萬(wàn)能試驗(yàn)機(jī)上。
將試樣安裝在夾具中，確保試樣與夾具之間的接觸良好，施加的載荷能夠均勻傳遞到試樣上。
步驟三、加載與數(shù)據(jù)采集
按照標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的加載速率施加載荷，同時(shí)通過(guò)變形計(jì)和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)記錄試樣的變形和載荷數(shù)據(jù)。
在測(cè)試過(guò)程中，注意觀察試樣的變形情況和破壞模式。
步驟四、數(shù)據(jù)處理與分析
根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的計(jì)算方法，對(duì)采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，計(jì)算夾芯板的剪切強(qiáng)度和剪切模量等參數(shù)。
分析試樣的破壞模式，結(jié)合測(cè)試結(jié)果評(píng)估夾芯板的剪切性能。
五、結(jié)論
GB/T 1455 與 ASTM C273 標(biāo)準(zhǔn)均為評(píng)估夾芯板剪切性能的有效方法，但由于其測(cè)試條件和實(shí)驗(yàn)流程的差異，導(dǎo)致了在應(yīng)用中的一定差別。GB/T 1455 的要求更為寬松，適用于大范圍的夾芯板材料，但可能在精度和結(jié)果可比性方面略遜一chou；而 ASTM C273 則在測(cè)試精度和數(shù)據(jù)處理方面較為嚴(yán)格，適用于對(duì)測(cè)試結(jié)果要求更高的場(chǎng)合。選擇哪種標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)依據(jù)實(shí)際應(yīng)用需求和測(cè)試精度要求來(lái)決定。在實(shí)際應(yīng)用中，工程師可以根據(jù)項(xiàng)目要求選擇適當(dāng)?shù)臉?biāo)準(zhǔn)，以確保結(jié)構(gòu)的安全性與可靠性。
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