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纤维增强塑料复合材料的弯曲性能测试-----首选三点四点弯曲试验机

纤维增强塑料复合材料是航空发展的重中之重。在世界航空发展史上,流传着这样一句话:一代材料,一代飞机。从飞机诞生的一百多年来,航空材料经过了五个阶段的发展,从最初的木、布结构发展到现在复合材料、铝、钛、钢结构。那么,世界上最先进的客机,主要用的是什么材料呢?

波音公司的787梦想飞机(Dreamliner)是全球第一款以复合材料为主体的商用喷气式客机。于1995年就开始研发,但由于飞机翼盒的复合材料在压力测试中出现问题。这使得波音787梦想飞机的首飞推迟至2008年第四季度,2009年第三季度才开始交付。其材料比例为(按重量比):复合材料(碳纤维)61%,铝20%,钛11%,钢8%。

从这个比例可以看到,碳纤维复合材料的使用量在787上超过半数,是全球第一款以碳纤维合成物为主体材料的民用喷气客机(多层超强力环氧树脂/碳纤维材料长期以来主要应用在军用飞机上)。波音787梦想飞机拥有多项技术创新,其中最重要的一点是,整个机身、机翼、尾翼和发动机舱都采用更轻、更坚固的碳纤维合成物而不是传统的铝合金制作,占波音787机体结构的一半左右,因而减轻了20%的飞机重量,耗油量也随之大为减少。。

再来看看空客A350,它的材料使用比例是:复合材料52%,铝锂合金20%,钢7%,铝7%,钛14%。A350是一款可与波音787媲美和竞争的大中型客机,它的材料使用比例同样具有代表性。显然,A350的复合材料使用比例比波音787稍低,也超过半数。截然不同的是,A350使用了20%的铝锂合金。(目前国产大飞机C919就是使用铝锂合金制造前机身大部段)。而空客的另一款机型,号称“空中巨无霸”的A380所使用的铝合金达到61%,复合材料22%。

复合材料、钛合金、铝合金、钢和高温合金是飞机及发动机的五大候选材料。很长一段时间,飞机材料以铝及铝合金为主。这些年,复合材料和钛合金的快速发展,大有逆袭成为飞机主要材料之势。

复合材料和钛合金在比强度、抗腐蚀性能等方面具有优势,但铝合金和钢在工艺性能和经济性能等方面具有优势。在可预见的未来,碳纤维复合材料和先进铝/铝锂合金的竞争还会继续下去,并且越来越激烈!

对任何材料而言,弯曲测试都是其鉴定工艺的重要组成部分,因为试验结果能提供现实世界条件下材料行为的相关信息。特别对于经常用于航空、汽车以及能源领域的复合材料而言,了解材料弯曲特性及其强度是至关重要的。描述了采用三点或四点弯曲试验来确定纤维增强复合材料弯曲性能的过程。普赛特的三点弯曲试验装置可选配四点加载头,使其便于在两种不同测试模式下切换。在此应用中,推荐使用电子万能材料试验机,因为其能够配备其它常用复合材料测试应用装置,例如拉伸、剪切和压缩。

普赛特(precise-test)是全球领先的材料和构件物性测试试验机制造商,全国领导品牌,从基本的软组织到先进的高强度合金材料,其产品被广泛运用于测试各种材料,组件和结构在不同环境下的力学性能和特性。普赛特以成为公认的力学性能测试设备世界领导者为使命,通过提供最高品质的产品,专业的技术支持和世界水平的服务,从而使用户获得拥有普赛特产品的最佳体验。

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