摘 要

有关复合材料测试领域系列文章中介绍了复合材料压缩性能、剪切性能、损伤容限、拉伸性能、冲击后压缩强度等测试方法。

本文主要介绍了复合材料层间剪切强度（ILSS）和面内剪切（IPS）的测试目的和方法。

01、层间剪切强度测试

1.1、测试目的

采用脆性基体的层压板层间剪切强度（interlaminar shear strength ，ILSS），例如由环氧树脂制成的层压板，通常使用短梁剪切试验（short beam shear test，SBS）进行测定。

它利用了在弯曲试验中总是发生剪切应力的事实。如果跨度相对于试件厚度较小，则与弯矩产生的法向应力相比，出现的剪切应力非常大。这样，就可以在脆性基体材料中产生剪切应力，从而可以测量剪切强度。

根据断裂类型，可以表征基体材料的剪切强度或纤维-基体结合的质量。该测试方法使用起来相对简单，需要一个简单的工具，该工具具有良好的对准选项和精确的对中模具。因此，该方法通常用于质量控制，适合于材料比较。

1.2、标准层压板的测试

在材料开发中，对厚度为2 mm的标准层压板进行测试。根据所使用的标准，跨度为8或10 mm，必须设置为高达±0.1 mm的精度。EN 2563对弯曲凸起的公差规定为±0.02 mm。

02、平面内剪切测试

2.1、测试目的

平面内剪切（In-plane shear，IPS）可以通过在纤维方向±45°处进行拉伸或压缩试验来产生，试样以与纤维方向成45°的板材上切割下来。

除了用于确定主应力方向上的应力、应变和模量值的拉伸和压缩试验外，面内剪切特性的测量在复合材料的表征中发挥着重要作用。测量值为面内应变γ12、面内应力τ12和剪切模量G12。

由于该方法对试样制备有严格的要求，并且可以像拉伸试验一样在试验机上进行，因此既可以用于研发中的材料表征，也可以用于质量保证目的的大量测试。

2.2、试验方法

剪切变形沿着纤维方向发生，因为拉伸试样中纤维端部的角度小于45°。这种剪切变形可以使用两个0°和90°应变计或双轴伸长计来测定。

由于变形发生在基体内部，而断裂发生在基体或纤维的界面上，因此要测量的剪切应力相对较低。在标准试样的试验中，很少会有超过10 kN的拉力。

当应变较小时，测试方法会检测到一个极限。在变形增加的情况下，纤维的角度会发生变化，从而导致系统计算误差。这就是为什么标准将这些测试方法限制为5%的应变。