【专家谈】复合材料性能测试的趋势和现状

Q：如今的标准制定者对你们提出了哪些复合材料性能测试的要求？

A：标准制定者表达了需要完整的复合材料静态特性的要求。比如复材板，不仅需重视材料面内的特性，纵深厚度方向的特性同样重要。基于不同的应用，如温度和湿度等环境因素对复合材料性能的影响可能会被要求量化出来。抗破坏性和耐久性则是另一组被关注的性能。

Q：复合材料的强度日益增加，试样的厚度也越来越厚，是否导致需要更大的测试力，同时要求更稳固的设备和固定工装？

A：是的，我们看到了复合材料物性测试中测试力逐渐增大的现象，断裂产生的冲击力同样也在变大。因而用于测试复合材料的试验机必须非常坚固可靠，机架的刚度要求更高。

Q：测试方法里最常见的例子是什么， 比如说冲击后压缩（CAI）？

A：静态性能的确定通常需要平面拉伸、压缩测试以及剪切测试。在某些情况下，还需要在厚度方向进行测试。冲击后压缩测试是用于量化抗破坏性，而循环疲劳测试用于确定耐久性。

Q：你们是不是正被倒逼着探寻不同种类的夹具，对中方法？因为复合材料试样形状和尺寸越来越多样化，可能不再是标准的哑铃型试样。

A：复合材料层压板的固定一直是一个挑战，因为夹具的表面不可以损坏复合材料本身，否则会导致提前失效。防止对热固性复合材料造成损坏的传统固定方法是将矩形试样与粘合在试样上的垫片一起使用。垫片的粘合需要大量人力，并且很难粘到新一代热塑性复合材料的表面上。由于这些原因，开发和标准化采用新的增强方式以及选择带有光滑的高摩擦力涂层的夹面固定，正逐渐发展为标准化的方法。

Q：依你之见，相比于传统的金属测试可以参考316L /416L，EN14等历史数据，复合材料测试是否缺少实践的经验性数据？

A：目前，复合材料标准是由各制造商决定的。复合材料广泛运用的关键之一是通用复合材料标准的制定，大多数工程材料的做法都是如此。复合材料拥有通用材料标准将简化设计过程和材料选择，并提高安全性。然而，从测试设备供应商的角度来看，缺乏通用的复合材料标准不是一个重要问题。

Q：复合材料界是否正在探索与金属相同的研发方法？这是否意味着在理论和实践上都将尝试实施同样的测试？

A：复合材料模糊了“材料”与“组件”或“结构”之间的传统界限，因为最终组件的性能不仅受纤维和基质性能的控制，而且还受纤维结合形成组件的方式影响（例如各层中的纤维走向）。以最佳方式使用复合材料需要不同于金属的研发方法，简单地将复合材料视为“黑色金属”将无法得出最佳设计。

Q：在你们的研发方面，主要重点是硬件还是软件上的突破？

A：我们坚持在硬件和软件两方面进行重大创新，并且在许多情况下，这些创新是齐头并进的。例如，英斯特朗（Instron）的新型6800系列电子万能测试系统具有新的硬件功能，并由英斯特朗（Instron）的Bluehill Universal操作软件进行控制。Instron的ElectroPuls动态测试疲劳试验机系列结合了先进的线性电机和实时控制软件，可实现易于操作的疲劳测试，无需液压动力。另一个例子是Instron易于使用的集成数字图像相关系统(DIC系统)，该系统使用了高性能相机以及功能强大的分析软件，可生成测试样品的完整2D全场应变图。除了这些成果之外，Instron试验机中的硬件还保证了出色的轴向和横向刚度以及精确对中。硬件和软件的发展可以给用户带来微小但十分重要的好处，但是如果不协同开发硬件和软件，则不可能出现重大改进。

Q：在开展业务的同时，必须与严格的Nadcap标准相适配，在这方面你如何看待这个行业？

A：显然，航空航天业受到严格的管制和控制。Nadcap的这些标准要求非常严格和苛刻，但有据可查且清楚明了。这意味着对测试设备的要求进行了明确定义，从而设备供应商与客户可以进行清晰的沟通。

Q：相比之下，你是否认为某些金属应用发展缓慢，因为用户需要证明结果可以与数十年以来的生产研发数据相比较，因而严重依赖于历史数据，不主动采用新方法？

A：证明一种新材料可以用来替代现有材料是一项挑战。选择合适的证明测试需要对需要被替换的材料进行仔细的分析和测试。针对新材料实施全面的测试程序是获得对于新材料所需信心的唯一方法。

Q：有关复合材料测试发展未来，我们是否可以预见用户可能将会需要多轴向上的应力变化数据？ 

A：我们看到了用户对更准确地模拟实际工况的测试兴趣，这包括多轴疲劳测试、在特定温度或湿度等某些代表性环境条件下的测试、模拟实际缺陷条件下或者被损坏后的疲劳测试。热塑性复合材料可加工性，韧性和可回收性正不断优化，这些将推动测试方法的变化。

如您有关于复合材料测试的难题

欢迎垂询400-820-2006