[发明专利]一种拉剪耦合测试方法

说明书

本发明公开了一种拉剪耦合测试方法，涉及材料力学应力试验领域，包括：(1)制作十字形试件；(2)将所述十字形试件安装到试验机上；(3)在所述十字形试件的四臂上施加拉伸应力和边缘扭力，实现拉剪耦合加载；(4)计算剪应力。本发明的试件中心区域剪应力分布是不均匀的，中心区域的边缘剪应力为零，越靠近中心剪应力越大，当向内一定距离后，剪应力趋于不变。本发明的测试方法对试件的中心区域同时施加拉应力和剪应力，可用于复合织物膜材的拉剪耦合力学性能测试。

技术领域

本发明涉及材料力学应力试验领域，尤其涉及一种拉剪耦合测试方法。

背景技术

织物复合膜材是一种轻质高强的复合材料，广泛应用于土木建筑、航空航天、海洋工程等领域。柔性织物复合膜材一般由内部的织物基布与外部的涂层或薄膜复合而成，具有质地柔软、变形大的特点，在使用中仅能承受拉力和剪力作用。针对薄膜织物材料的拉伸试验和剪切试验方法有很多，拉伸性能测试方法有单轴拉伸、双轴拉伸等，剪切性能测试方法有偏轴拉伸、图框法、双轴剪切等。陈建稳，陈务军，张大旭著的“PVDF/PES涂层织物循环拉伸力学性能及弹性模量”(华南理工大学学报(自然科学版)，2013，41(6)：69-76)采用分别单轴循环拉伸和双轴循环拉伸，表明双轴拉伸试验结果更符合实际受力状态。高成军，陈务军，邱振宇，张大旭著的“建筑织物膜材双轴剪切试验与分析”(实验力学，2016,31(1)：25-30)研究了建筑织物膜材的双轴剪切力学性能。姚远著的“考虑耦合效应的平纹编织物本构模型研究”中指出织物复合膜材存在“拉剪耦合效应”，由于织物复合膜材基布采用编织方法制成，导致内部编织结构导致材料的剪切性能与其拉伸状态有关。然而，上述测试方法都是采用拉伸与剪切分离的试验方法，无法得到织物复合膜材拉伸与剪切的耦合关联性。

因此，本领域的技术人员致力于开发一种拉剪耦合测试方法，通过开发相应的拉剪耦合试验方法，得到织物复合膜材拉伸与剪切的耦合关联性，便于开展相关的力学性能研究。

发明内容

有鉴于现有技术的上述缺陷，本发明所要解决的技术问题包括：如何提供一种可靠的拉剪耦合试验方法。

为实现上述目的，本发明提供了一种拉剪耦合测试方法，包括：

(1)制作十字形试件；

(2)将所述十字形试件安装到试验机上；

(3)在所述十字形试件的四臂上施加拉伸应力和边缘扭力，实现拉剪耦合加载；

(4)计算剪应力。

进一步地，步骤(1)中，所述十字形试件利用织物复合膜材制作。

进一步地，步骤(1)中，织物复合膜的经纬纱线方向与所述十字形试件的主轴方向一致。

进一步地，所述十字形试件包括夹持端、带缝伸臂和中心区域；所述夹持端安装在所述试验机的夹具上，所述夹持端与所述带缝伸臂的一端连接，所述带缝伸臂的另一端与所述中心区域连接。

进一步地，所述十字形试件通过在样品上整体裁切取样获得。

进一步地，所述试验机为双轴拉伸试验机。

进一步地，所述步骤(3)中，所述试验机施加拉伸应力，所述试验机同步施加边缘扭力。

进一步地，所述拉伸应力和所述边缘扭力的大小根据需要设定任意比例。

进一步地，所述步骤(4)中，计算剪应力为计算中心区域的剪应力。

进一步地，所述中心区域的剪应力：

其中，M为边缘扭力，a为中心区域边长，k为中心区域向内距离的比例，t为十字形试件厚度。

与现有技术相比，本发明至少具有如下有益技术效果：