在現(xiàn)代航空航天、汽車和建筑等領(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)確評估夾芯板的剪切性能，不同國家和地區(qū)制定了相應(yīng)的測試標(biāo)準(zhǔn)，其中 GB/T 1455 和 ASTM C273 是兩種常用的測試方法。本文科準(zhǔn)測控小編將對比這兩種測試方法的硬件需求、測試流程及其在夾芯板剪切性能測試中的應(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程中的剛度特性。通過測試夾芯板的剪切性能，可以評估其在實際應(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，試樣長度大于或等于芯子厚度的 12 倍，但可根據(jù)實驗條件和夾芯板的實際厚度和長度進(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稱性與均勻性。此外，ASTM 標(biāo)準(zhǔn)對面板與核心材料的密度差異也有明確的要求，以確保測試結(jié)果的準(zhǔn)確性。

（二）測試裝置與施加方式

GB/T 1455：提供兩種夾具，一種用于拉伸剪切測試，另一種用于壓縮剪切測試。

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)均需安裝變形計和附件。在測定平面剪切模量時，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試，但只需要在金屬板一側(cè)安裝變形計，測試僅需按照推薦的 0.5mm/min 加載至試樣破壞。

（三）數(shù)據(jù)處理

GB/T 1455：主要通過記錄樣品破壞時的載荷值來計算剪切強(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)度的計算公式也較為直接，測試人員需記錄破壞的模式。

ASTM C273：該標(biāo)準(zhǔn)的計算方法更為細(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算中，計算模量的兩點必須記錄下來，這樣更有利于數(shù)據(jù)對比和分析。此外，ASTM C273 標(biāo)準(zhǔn)對樣品的破壞模式有詳細(xì)的描述和要求，測試人員需記錄破壞的類型，以便分析剪切失效機(jī)制。

（四）剪切性能測試的結(jié)果對比

結(jié)果一致性與可比性：由于 GB/T 1455 和 ASTM C273 在測試條件、樣品尺寸、載荷施加方式等方面的差異，導(dǎo)致兩者在測試過程中可能得到不同的剪切強(qiáng)度結(jié)果。GB/T 1455 標(biāo)準(zhǔn)由于對樣品尺寸和測試裝置的要求較為寬松，因此可能在實際應(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，通常得到的測試結(jié)果更為精確，但對材料的適用范圍可能有所局限。

剪切失效模式分析：在實際測試中，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，由于測試過程中對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、萬能材料試驗機(jī)

用于施加拉伸或壓縮載荷，測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：用于測量試樣在測試過程中的變形情況，GB/T 1455 要求在金屬板兩側(cè)安裝變形計，而 ASTM C273 只需在金屬板一側(cè)安裝。

四、測試流程

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，確保無明顯缺陷和損傷。

步驟二、安裝夾具與試樣

根據(jù)測試類型選擇合適的夾具，并將其安裝在萬能試驗機(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，同時通過變形計和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)記錄試樣的變形和載荷數(shù)據(jù)。

在測試過程中，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)定的計算方法，對采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，計算夾芯板的剪切強(qiáng)度和剪切模量等參數(shù)。

分析試樣的破壞模式，結(jié)合測試結(jié)果評估夾芯板的剪切性能。

五、結(jié)論

GB/T 1455 與 ASTM C273 標(biāo)準(zhǔn)均為評估夾芯板剪切性能的有效方法，但由于其測試條件和實驗流程的差異，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 則在測試精度和數(shù)據(jù)處理方面較為嚴(yán)格，適用于對測試結(jié)果要求更高的場合。選擇哪種標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)依據(jù)實際應(yīng)用需求和測試精度要求來決定。在實際應(yīng)用中，工程師可以根據(jù)項目要求選擇適當(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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