复合材料常用的力学性能指标有哪些？

复合材料的力学性能指标与其 “多相、各向异性” 的结构特性密切相关，需针对性评估其承载、变形、断裂等核心能力；而力学测试则需结合材料特性（如纤维方向、基体类型）和应用场景（如航空、建筑）选择标准方法，确保数据的准确性和工程适用性。

一、复合材料常用的力学性能指标

复合材料的力学性能指标通常分为基本性能、刚度性能、强度性能和疲劳/断裂性能。

1、基本性能

• 纤维体积含量（Fiber Volume Fraction, Vf）：纤维在复合材料总体积中所占的比例。这是最重要的一个基本参数，直接决定材料的刚度和强度。
• 孔隙率（Porosity）：材料内部孔隙的体积含量。孔隙是缺陷的主要来源，会显著降低材料的力学性能，尤其是层间性能。

2、刚度性能（描述材料抵抗变形能力的指标）

• 弹性模量（Elastic Modulus）：
• 纵向模量（E1）：沿纤维方向的拉伸/压缩模量。主要由高性能纤维（如碳纤维、玻璃纤维）决定，非常高。
• 横向模量（E2）：垂直于纤维方向的拉伸/压缩模量。主要由基体（如环氧树脂）决定，相对较低。
• 面内剪切模量（G12）：描述材料抵抗面内剪切变形的能力。由纤维和基体共同作用。
• 泊松比（Poisson‘s Ratio, ν12）：沿纤维方向拉伸时，横向收缩应变与纵向伸长应变的比值。反映了材料的横向变形特性。

3、强度性能（描述材料抵抗破坏能力的指标）

• 拉伸强度（Tensile Strength）：
• 纵向拉伸强度（Xₜ）：沿纤维方向的抗拉强度。非常高，是复合材料优势的体现。
• 横向拉伸强度（Yₜ）：垂直于纤维方向的抗拉强度。较低，主要由较弱的树脂基体决定。
• 压缩强度（Compressive Strength）：
• 纵向压缩强度（Xc）：沿纤维方向的抗压强度。通常低于拉伸强度，对纤维的屈曲非常敏感。
• 横向压缩强度（Yc）：垂直于纤维方向的抗压强度。
• 弯曲强度（Flexural Strength）：材料抵抗弯曲断裂的能力。是拉伸和压缩性能的综合体现，是常用的质量控制指标。
• 面内剪切强度（In-plane Shear Strength, S）：材料在面内剪切应力下发生破坏的最大应力。
• 层间剪切强度（Interlaminar Shear Strength, ILSS）：评价层合板层与层之间粘结强度的重要指标。对基体性能和界面性能非常敏感。

4、疲劳与断裂性能

• 疲劳寿命（Fatigue Life）：在循环载荷下，材料直到破坏所经历的循环次数。复合材料通常具有比金属更好的疲劳性能。
• 断裂韧性（Fracture Toughness）：
• 层间断裂韧性（GIC, GIIC）：分别衡量材料抵抗I型（张开型）和II型（滑开型）层间裂纹扩展的能力。是评价复合材料抗分层能力的关键参数

如何选择合适的测试设备

1、明确测试需求：首先要清楚测试的目的和预期目标，确定需要测试的参数，如电压、电流、频率、扭矩、位移等，同时评估测试的环境条件，如温度、湿度、电磁干扰等，选择能在特定环境下稳定工作的仪器。

2、考虑技术参数：根据测试需求，关注仪器的精度、分辨率、灵敏度、带宽、采样率、量程等关键技术参数，确保仪器能够准确测量所需参数。例如，扭矩传感器精度需达 ±0.5% FS，量程覆盖 50N・m 至 10kN・m，适配从转向管柱到驱动桥的测试需求。

3、关注扩展性和兼容性：考虑仪器的软件和硬件升级能力、模块化设计以及远程控制与诊断功能，以满足未来可能出现的新需求。同时，要确保仪器的接口类型、数据格式与现有系统兼容，便于与其他设备和软件集成。

北京沃华慧通测控技术有限公司的产品覆盖多个领域，包括可靠性测试、力学测试、智能检测等，主要设备如下：

1、力学测试设备：用于材料的拉伸、压缩、弯曲等力学性能测试，支持高精度数据采集和分析。

2、可靠性测试设备：模拟产品在不同角度和高度下的跌落情况，评估其抗冲击性能。

3、机器人集成解决方案：包括手机自动上下料机器人、物料巡检机器人等，提升产线自动化水平。