复合材料的剪切性能

与各向同性的金属材料不同，复合材料的剪切性能具有高度的方向性，且与材料的拉伸性能无关。对于复合材料来说，设计一种在测量区域内提供纯剪切应力状态的测试方法可能很困难。

目前，测试人员通常会使用不同的测试方法来收集和测量复合材料的剪切性能，包括层间和平面内剪切测试等。

层间剪切强度（Interlaminar shear strength）：层间剪切是层压树脂或树脂纤维界面的一种特性，通过加载层压平面使其彼此滑动来测量。复合材料的层间剪切测试相对容易进行。因此，它通常用于质量控制、筛选或环境退化评估。复合材料层间剪切测试的一些常见标准包括 ASTM D2344、ASTM D3846 和 ISO 14130。 

平面内剪应力（In-plane shear stress）：平面内剪切试验测量层压平面内的剪切力。这可以通过在张力下加载+/-45层压板来测量。随着试验进行到超过5%的剪切应变，由于试样几何形状的变化，结果可能会偏离剪切载荷。ASTM D3518和ISO 14129中介绍了面内剪切法。

V型缺口剪切试验（V-notch shear testing）：ASTM D5379 V型切口或Iosipescu剪切规范要求试样在相对侧具有V型切口。ASTM D5379提供了剪切应变、剪切应力和剪切模量数据。v形缺口试样也可用于平面内和层间剪切试验。ASTM D7078概述了一种较新版本的面内剪切试验，其中需要更大的标距长度，例如具有大单位单元的织物或编织物。

复合材料的损伤容限

尽管复合材料具有高强度和耐用性，但仍然容易在使用中受损。了解复合材料的损伤容限对于降低风险和确保材料适合用途至关重要。复合材料结构可能会在生产或使用过程中受损，这些损伤在以后的检查中并不总是可见的。

目前有多种测试方法可供制造商更深入地了解其复合材料的损伤容限和抵抗力，以及在使用过程中损伤可能如何增长。两种常用的方法是落锤冲击试验和断裂韧性试验。

复合落锤冲击试验（drop weight impact testing）：落锤冲击试验评估材料在不同冲击能量下的抗损伤能力。该方法包括从已知高度垂直于复合材料试样表面的已知质量跌落。冲击试验提供了有关复合材料抗冲击损伤能力的信息，可与冲击后压缩（CAI）试验结合使用，以确定损伤容限。CAI结果显示了冲击如何影响材料的后续抗压强度。撞击后，无损检测方法有助于测量受损区域的深度和大小。实现几乎看不见的冲击损伤（BVID）可以让我们深入了解复合材料在不再适合使用之前所能承受的力。

复合材料断裂韧性测试（fracture toughness testing）：复合材料的全厚度拉伸和剪切强度低于传统制造材料，这意味着面外载荷可能会导致分层。无论层间强度如何，断裂韧性都是一种特性，它决定了分层进一步扩展的可能性。复合材料的断裂韧性测试涉及使用预裂纹试样（例如嵌入层压板内的离型膜），以模拟使用中的裂纹。在试验过程中，在模式I（裂纹张开）、模式II（裂纹剪切）和模式III（裂纹剪断）中，引入荷载迫使裂纹面分开。一些测试标准要求使用混合模式，例如模式I和模式II裂纹扩展的组合。