碳纖維復(fù)合材料因其出色的強(qiáng)度和輕質(zhì)特性，廣泛應(yīng)用于航空航天、汽車制造、體育器材等領(lǐng)域。在這些應(yīng)用中，材料的層間剪切強(qiáng)度（Interlaminar Shear Strength，簡稱ILSS）是衡量其性能的關(guān)鍵指標(biāo)之一。本文圍繞《碳纖維復(fù)合材料層間剪切強(qiáng)度測試 GB/T 3356》國家標(biāo)準(zhǔn)，詳細(xì)探討該測試技術(shù)的核心內(nèi)容、測試流程、影響因素及其重要性，助力相關(guān)行業(yè)提升材料質(zhì)量和產(chǎn)品性能。
一、碳纖維復(fù)合材料層間剪切強(qiáng)度的重要性
碳纖維復(fù)合材料采用多層碳纖維織物或單向布與樹脂基體疊層組成。由于制造工藝和材料特性，層與層之間的界面成為復(fù)合材料性能的薄弱環(huán)節(jié)，容易發(fā)生層間脫粘或剪切破壞。層間剪切強(qiáng)度是評價(jià)這種界面連結(jié)質(zhì)量的直接依據(jù)，決定了材料結(jié)構(gòu)的整體力學(xué)性能和使用壽命。
二、GB/T 3356標(biāo)準(zhǔn)概述
GB/T 3356是我國針對復(fù)合材料層間剪切強(qiáng)度測定制定的標(biāo)準(zhǔn)，規(guī)定了測試樣品的制備條件、測試設(shè)備、方法及數(shù)據(jù)處理流程。標(biāo)準(zhǔn)確保測試結(jié)果的科學(xué)性與可重復(fù)性，為材料研發(fā)和質(zhì)量控制提供統(tǒng)一規(guī)范。該標(biāo)準(zhǔn)廣泛應(yīng)用于各種纖維增強(qiáng)復(fù)合材料的工業(yè)品質(zhì)評定及科研開發(fā)中。
三、測試產(chǎn)品規(guī)格及準(zhǔn)備
樣品規(guī)格：根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)，測試樣品通常采用短梁結(jié)構(gòu)，尺寸一般為長度20～30mm，寬度5～10mm，厚度2～5mm，具體尺寸需符合實(shí)驗(yàn)設(shè)備要求。
制備工藝：樣品需通過精確切割保證尺寸誤差小于1%，表面光滑無損傷，避免應(yīng)力集中。固化工藝按照碳纖維復(fù)合材料的設(shè)計(jì)工藝嚴(yán)格執(zhí)行，以保證材料層間界面一致性。
預(yù)處理：測試前樣品需在規(guī)定環(huán)境下放置，達(dá)成測試恒定條件，避免環(huán)境濕度與溫度對結(jié)果產(chǎn)生影響。
四、檢測項(xiàng)目與測試方法
依據(jù)GB/T 3356，層間剪切強(qiáng)度的檢測主要包括以下幾個(gè)關(guān)鍵步驟：
樣品夾具安裝：采用三點(diǎn)彎曲法，將短梁樣品放置于具有一定跨度的支座上，上加載頭施加力。夾具設(shè)計(jì)需避免制約樣品自由變形。
加載與數(shù)據(jù)采集：以規(guī)定的加載速度施加力，通常為1mm/min，確保加載過程平穩(wěn)。不斷采集載荷與位移數(shù)據(jù)。
破壞分析：記錄樣品破壞瞬間最大載荷，結(jié)合樣品尺寸計(jì)算層間剪切強(qiáng)度。破壞形態(tài)觀察有助于判斷界面失效類型。
數(shù)據(jù)處理：多組樣品測試后取平均值，排除異常值，以獲得準(zhǔn)確的強(qiáng)度指標(biāo)。