复合测试样本的制作方法
【技术领域】
[0001]本申请总体涉及复合测试样本。
【背景技术】
[0002]为了可靠地预测复合材料的断裂响应，可以使用通过利用复合材料的材料属性来进行层板级逐步断裂分析。可以使用标准化方法来确定复合材料的材料属性。例如，ASTMD695-10标准描述了用于测试硬质塑料的压缩属性的方法。但是，层板级逐步断裂分析倾向于对纤维方向材料属性敏感，并且当前的标准化方法不能够充分地提供可靠的纤维方向材料属性信息。例如，用于测量纤维方向强度和应变的当前测试方法倾向于产生虚假断裂模式，进而导致低估了关键的压缩材料属性。
[0003]产生虚假断裂模式的一些原因可能涉及到制备复合测试样本所用的方式。用来进行压缩测试的复合测试样本一般是通过将末端接头粘接/键合(bond)到将被测试的材料样品上来制备的。粘接的末端接头可能引起一些问题，即可能导致复合测试样本的过早断裂。例如，粘接的末端接头可能导致纤维的帚化(brooming)。结果，即使使用标准测试方法，也可能低估复合测试样本的纤维的实际压缩断裂极限。此外，间隔约束(例如末端接头之间的距离值)可以防止测试期间对复合测试样本执行直接应变测量。此外，通过直接应变测量可以获得的重要信息是不可用的。
【发明内容】
[0004]在一个特定实施例中，一种复合测试样本包含第一接头、第二接头以及在第一接头与第二接头之间的计量段。第一接头、第二接头以及计量段是由复合测试坯料机械加工而成的。复合测试坯料包含布置有第一层板层和第二层板层的多个层板，其中第一层板层具有在第一方向上取向的纤维并且第二层板层具有在第二方向上取向的纤维，该第一方向不同于该第二方向。
[0005]在另一特定的实施例中，一种方法包含通过布置具有在第一方向上取向的纤维的第一层板层和布置具有在第二方向上取向的纤维的第二层板层来使用多个层板形成复合组装件，其中该第一方向不同于该第二方向。该复合组装件具有第一面和与第一面相反的第二面。该方法包含切割复合组装件以形成第一段和第二段。第一段具有对应于复合组装件的第一面的第三面和对应于复合组装件的第二面的第四面，并且第二段具有对应于复合组装件的第一面的第五面和对应于复合组装件的第二面的第六面。该方法还包含将第一段的第三面耦接到第二段的第五面以形成复合面板并且由复合面板形成一个或多个复合测试坯料。
[0006]有利的是，该方法进一步包括将第一盖板耦接到第一接头的末端，第一盖板覆盖第一接头的末端并且覆盖第一接头的一个或多个侧面的至少一部分、一个或多个面的至少一部分或者其组合，以及将第二盖板耦接到第二接头的末端，第二盖板覆盖第二接头的末端并且覆盖第二接头的一个或多个侧面的至少一部分、一个或多个面的至少一部分或者其组合。因此，在压缩测试期间当复合测试样本经受末端负载时，第一盖板和第二盖板抑制各自接头的末端的帚化(brooming)。有利地，机械加工特定复合测试还料以形成复合测试样本包含磨铣特定复合测试坯料的侧面以使其基本平行于第一方向，并且通过从特定复合测试坯料的两个面去除材料来减小特定复合测试坯料的厚度进而形成计量段，其中邻近特定复合测试坯料的厚度中心的一部分计量段是弯曲的。优选地，用于形成复合叠层的多个层板包含预浸渍(预浸)层板的情况下，该方法进一步包括在复合叠层的第一面接触充分光滑的表面且复合叠层的第二面接触充分光滑的隔板时固化预浸层。优选地，在耦接第一段和第二段的方法步骤中，第一段和第二段在复合叠层中彼此相邻。
[0007]在另一特定实施例中，复合测试坯料包含第一层板堆和第二层板堆。第一层板堆和第二层板堆是单个复合组装件的区段。单个复合组装件包含具有在第一方向上取向的纤维的第一层板层和具有在第二方向上取向的纤维的第二层板层。单个复合组装件具有第一面和与第一面相反的第二面。第一层板堆具有与单个复合组装件的第一面对应的第三面和与单个复合组装件的第二面对应的第四面。第二层板堆具有与单个复合组装件的第一面对应的第五面和与单个复合组装件的第二面对应的第六面。第一层板堆的第三面被耦接到第二层板堆的第五面。
[0008]所述特征、功能以及优点能够在各种实施例中独立实现，或者可以在其他实施例内组合，其更多的细节将参考以下说明书和附图来公开。
【附图说明】
[0009]图1A、图1B、图1C和图1D是说明形成复合组装件的方法的特定实施例的示意图；
[0010]图2是由图1的复合组装件形成的复合面板的特定实施例的俯视图的示意图；
[0011]图3是由图2的复合面板形成的复合测试坯料的特定实施例的多视图的示意图；
[0012]图4是由图3的复合测试坯料形成的复合测试样本的特定实施例的多视图的示意图；
[0013]图5是图4的复合测试样本的特定实施例的详细侧视图的示意图；以及
[0014]图6是说明形成复合测试样本的方法的特定实施例的流程图。
【具体实施方式】
[0015]通过使用本文所描述的方法由复合材料形成测试样本(例如，复合测试样本)，可以更准确地测量复合材料的压缩属性(例如通过避免测试样本的早期断裂)。在特定的实施例中，用单个复合坯料而不是将末端接头粘接到待测试的材料样品来制备(例如，磨铣出)测试样本。为了说明，切割或以其他方式机械加工(使用本文所述的方法形成的)复合面板以提供一个或多个复合测试坯料。可以机械加工(例如，磨铣、磨削、切割等)复合测试坯料以去除材料(例如，部分层板层)，从而形成接头之间的计量段。因此，计量段和接头分别与单个复合组装件成为一个整体并且由单个复合组装件形成。复合测试样本可以包含减少过早断裂机制(诸如计量段与接头之间的过早翘曲和接头末端的帚化)的额外特征。进一步地，可以使用交叉层板叠层形成复合组装件以减少或限制0度层板的过早横向拉伸断裂。
[0016]图1A-1D是说明形成复合组装件140的方法的特定实施例的示意图。复合组装件140可以被固化以形成复合面板(诸如图2中的复合面板200)，其可以被用于形成一个或多个复合测试坯料。可以通过布置多个层板(例如，层板121-128)以形成复合叠层102来形成复合组装件140。层板121-128可以被布置成交叉层板叠层。在交叉层板叠层中，第一层板层(例如，层板121、122、124、125、126和127)具有在第一方向上布置的纤维，并且第二层板层(例如，层板123和128)具有在第二方向上取向的纤维，其中第二方向不同于第一方向。例如，第二方向与第一方向之间的夹角可以为大约90度。在图1A-1D所提供的示例中，第一层板层(例如，层板121、122、124、125、126和127)具有在0度方向上取向的纤维，并且第二层板层(例如，层板123和128)具有在90度方向上取向的纤维(如图1D中的纤维取向色调所指示)。
[0017]复合叠层102的交叉层板布置使得能够通过用90度层板(具有在90度方向上取向的纤维的层板)包围0度层板(具有在0度方向上取向的纤维的层板)来将0度层板布置成远离高应力集中区(例如在凹角拐角处，如参考图4和图5所描述的)。复合叠层102的交叉层板布置也导致在复合测试样本的计量段(如图5所示)使用相对少数的(例如，2到3个)0度层，从而减小引起压缩断裂故障所需的负载。负载的这种减小降低了在压缩测试期间引起过早末端断裂的风险。层板的具体布置可以基于所用材料的固化层板厚度从一种复合叠层102稍微改变为另一种层板布置(未显示)。例如，可以使用更多层板层或更少层板层。作为另一示例，可以使用0度层板到90度层板的不同比例或布置。
[0018]可以使用如图1A所示的堆叠的或以其他方式布置的多个预浸渍(“预浸”)层板来形成复合叠层102。在压实和可能地进行某些机械加工步骤(例如，切割、使成直角或以其他方式处理复合叠层102的边缘、拐角或面)之后，并且在固化之前，可以例如沿着分段线106将复合叠层102划分成多个段。
[0019]参考图1B，其显示了沿分段线106划分的复合叠层102的第一段131和第二段130。第一段131具有对应于复合叠层102的第一面110的第三面133。此外，第一段131具有对应于复合叠层102的第二面112的第四面135。同样，第二段130具有对应于复合叠层102的第一面110的第五面132和对应于复合叠层102的第二面112的第六面134