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室温拉伸剪切强度检测

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发布时间：2025-07-07 00:51:19 更新时间：2025-07-06 00:51:19

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作者：中科光析科学技术研究所检测中心

室温拉伸剪切强度检测

室温拉伸剪切强度检测是评估材料，特别是粘接接头（如胶粘剂粘接的搭接接头）在室温环境下抵抗剪切载荷破坏能力的关键性力学性能测试。这项测试广泛应用于航空航天、汽车制造、建筑工程、电子封装及复合材料领域，是衡量胶粘剂性能、粘接工艺质量以及粘接结构可靠性的核心指标之一。在室温条件下进行测试，模拟了材料或结构件在常规使用环境中所承受的剪切应力状态，其结果直接关系到产品的设计安全和使用寿命。准确测定拉伸剪切强度对于材料选择、工艺优化、质量控制以及产品失效分析具有重要意义。

检测项目

本检测的核心项目即为材料或粘接接头在室温（通常指23±2℃）条件下的拉伸剪切强度（Tensile Shear Strength）。具体项目内容包括：
• 最大剪切强度：试样在拉伸剪切载荷作用下所能承受的最大应力值（单位通常为MPa）。
• 失效模式分析：观察并记录试样破坏的位置和形式，如胶层内聚破坏、界面破坏（粘接破坏）、被粘物破坏或混合破坏等。这对于判断粘接质量和失效原因至关重要。
• 载荷-位移曲线（可选）：记录测试过程中的载荷与位移变化关系，可分析材料的弹性、塑性变形行为以及断裂能等。

检测仪器

进行室温拉伸剪切强度检测的主要设备是万能材料试验机（Universal Testing Machine, UTM）或电子拉力试验机。该设备需满足以下关键要求：
• 测力系统：具有高精度和高分辨率的力值传感器，量程选择需覆盖预期最大剪切力。
• 位移/变形测量系统：配备高精度的位移传感器（如引伸计），用于精确测量试样在受力过程中的位移或变形。
• 数据采集系统：能够实时采集、记录和处理力值、位移/变形数据，生成载荷-位移/时间曲线。
• 专用剪切夹具：这是核心附件。通常采用搭接剪切夹具，其设计需确保载荷沿试样搭接面的轴线方向施加，产生均匀的剪切应力，并尽量减少剥离或弯曲力矩的影响。夹具应具有自对中功能，以保证载荷方向的准确性。夹具的夹持部分应能牢固夹紧试样两端而不产生滑移或局部压溃。
• 环境箱（可选但推荐）：为了严格保证测试环境为室温（如23±2℃）并可能控制相对湿度（如50±10%），可将整个试验装置置于环境箱中进行测试。

检测方法

室温拉伸剪切强度的检测方法遵循标准化的流程，主要步骤包括：
1. 试样制备：严格按照相关标准（如ASTM D1002, ISO 4587, GB/T 7124等）规定的尺寸和形状制作搭接剪切试样。这包括被粘物的选择、表面处理、胶粘剂的涂布与固化（需完全固化并达到规定状态）。试样数量通常不少于5个。
2. 状态调节：将制备好的试样在标准实验室环境（如23±2℃ / 50±10% RH）下放置规定时间（通常至少24小时），使其达到温度和湿度平衡。
3. 试样测量：精确测量每个试样搭接面的长度（l）和宽度（b），用于计算剪切面积（A = l * b）。
4. 设备设置与校准：根据标准和试样预期强度值，选择合适的试验机量程和加载速率。安装并校准剪切夹具。设置数据采集参数。
5. 装夹试样：将试样两端分别牢固夹持在试验机的上下夹具中，确保试样的搭接面中心与夹具的施力轴线对齐。仔细调整避免试样扭曲或承受预加载荷。
6. 进行测试：启动试验机，以标准规定的恒定加载速率（例如，ASTM D1002推荐1.3 mm/min或13 mm/min）对试样施加拉伸载荷，直至试样发生破坏。试验机自动记录整个过程中的力值和位移数据。
7. 数据记录与观察：记录试样破坏时的最大载荷值（F_max）。仔细观察并记录试样的破坏模式（内聚破坏、界面破坏等）。
8. 结果计算：对每个合格试样，计算拉伸剪切强度（τ）： τ = F_max / A （其中A为搭接面积）。通常报告所有有效试样结果的平均值、标准偏差（或变异系数）以及破坏模式。

检测标准

室温拉伸剪切强度检测遵循一系列国际、国家或行业标准，以确保测试结果的可比性和可靠性。常用标准包括：
• ASTM D1002：Standard Test Method for Apparent Shear Strength of Single-Lap-Joint Adhesively Bonded Metal Specimens by Tension Loading (Metal-to-Metal) (主要用于金属与金属粘接)。
• ISO 4587：Adhesives — Determination of tensile lap-shear strength of rigid-to-rigid bonded assemblies (适用于刚性基材粘接)。
• GB/T 7124：胶粘剂拉伸剪切强度的测定（刚性材料对刚性材料） (中国国家标准，技术内容与ISO 4587基本一致)。
• JIS K6850：Testing methods for shear strength of adhesives (日本工业标准)。
• EN 1465：Adhesives — Determination of tensile lap-shear strength of bonded assemblies (欧洲标准)。
这些标准详细规定了试样的几何尺寸、制备方法、状态调节要求、试验速度、夹具要求、结果计算和报告格式等内容。进行检测时必须严格遵守所选用标准的具体条款。对于特定材料（如塑料、复合材料）或特定应用领域（如航空、汽车），可能还有相应的行业或企业标准。