冲击后压缩试验(CAI)

ASTM D7136、ASTM D7137、ISO 18352、AITM 1.0010、BSS 7260

冲击后压缩试验是用于测定层压材料冲击损坏后残余抗压强度的一种试验方法。 CAI试验用于得出有关多层复合材料的耐损坏结论。

ASTM D7136和ASTM D7137标准描述了使用落锤冲击试验机的预损过程，或用于测量复合材料抗损坏能力的压缩试验。在ISO 18352、空客AITM 1.0010和波音BSS 7260 Ii型等标准中也对CAI试验进行了描述。

CAI试验目标标准预损试样 CAI压缩试验下载

试验目的

CAI被用于表征飞机或汽车在被鸟或石头击中，或在事故中受损后材料受到的损害。

该试验的原理为：先对试样进行冲击破坏，然后用超声波探伤，最后通过压缩试验测定剩余压缩强度。

所以，冲击后压缩试验由两部分组成：

采用仪器化落锤冲击试验机对试样进行冲击破坏
采用静态材料试验机进行压缩试验测定剩余压缩强度

执行CAI试验时使用哪些标准？

冲击后压缩试验的常用标准包括

ASTM D7136：测量纤维增强聚合物基体复合材料抵抗落锤冲击损伤的能力
ASTM D7137：受损聚合物基体复合材料板的残余抗压强度性能
ISO 18352：测定在指定冲击能级下的冲击后压缩性能
AITM 1.0010：空客试验方法，用于测定冲击后压缩强度
波音BSS 7260，II型：复合材料层压板的冲击后抗压强度试验

ASTM D7136标准描述了冲击试验以及试验后冲击损坏的评估和文档记录。 ASTM D7137标准描述了用于测定受损层压板残余抗压强度的静态压缩试验。

上述所有其他标准均描述了试验执行过程的三个阶段，但未详细描述通过非破坏性测试测定内部损坏的过程。

预损试样

采用HIT 230F仪器化落锤冲击试验机在预定条件下对试样进行冲击破坏。试样夹具试样尺寸规格如下：
76.2 x 127mm（ASTM、波音、SACMA、DIN）、75 x 125 mm（EN、空客）或直径140mm圆形(CRAG)。只有空客AITM标准要求对冲击位置进行夹持。为了方便试验，可以先夹持试样，再将试样以及夹具放入试验机试验位置。
落锤冲击试验机的仪器化冲头可以监测并评估冲击破坏过程。冲击力-时间曲线上的第一个峰值与层合板的II型断裂韧度相关。

用于预损试样的相关试验机

HIT230F仪器化落锤冲击试验机具有可调节的下落高度（最高可达1米）、集成的冲击点速度测量、防回弹装置、用于冲击试验的相应撞击器（直径16 mm）以及用于设置不同冲击能量且易于更改的砝码，是专为满足预损CAI试样的要求而设计的。

HIT600F仪器化落锤冲击试验机也是在CAI试验中施加预损力的理想之选，可以通过设置更高的下落距离和添加选配加速单元来达到更高的速度和冲击能量。因此，该试验机也适用于对塑料试样进行多轴穿刺试验。

CAI压缩试验

在落锤试验机的冲击试验中对试样进行预损处理，并通过测量冲击位置的变形来评估冲击损坏，通过非破坏性测试测定层压板内部的损坏程度后，才能进行实际的静态压缩试验，以测定CAI残余抗压强度。

对于本试验，预损试样安装在一个特殊的CAI压缩试验工装中。由于CAI试验标准中对试样夹紧的常规要求有所不同，因此使用了两种不同的压缩试验工装。

对于ASTM D7137和波音BSS 7260 II型，可以在四个面上引导试样，但不夹持试样
对于ISO 18352和空客AITM 1.0010，在顶部和底部夹持试样，并通过线接触在侧面引导试样

适用于ASTM D7137和波音BSS 7260的CAI压缩试验工装 — 适用于ASTM D7137和波音BSS 7260的CAI试验工装

适用于ISO 18352和空客AITM 1.0010的CAI压缩试验工装 — 适用于ISO 18352和空客AITM 1.0010的CAI试验工装

CAI压缩试验工装（冲击后压缩）

CAI工装固定在静态材料试验机的两个压板之间。在CAI试验期间，试样承受压缩荷载直至失效点。如果试样在中心受到冲击破坏的区域失效，则冲击后压缩试验有效。不允许在上下夹具或其附近失效。

优点：

通过简单操纵CAI工装即可轻松更换试样
应用的温度范围广，从-70 °C至+300 °C
通过支撑杆增加侧面刚度，防止工装横向弯曲，特别是在使用非传统层压结构时
与试样的上下接触面上的可互换硬质合金嵌件最大程度地减少了重载施力面的磨损

根据ASTM D7137标准进行冲击后压缩试验(CAI)

在冲击后压缩试验(CAI)过程中，使用高达600 kN的特殊压缩试验工装对预冲击处理过的复合材料试样进行测试。使用Z600E材料试验机在-60°C至+350°C的温度范围内进行CAI试验。

CAI压缩试验的相关试验机

在冲击后压缩试验中，使用尺寸为100 mm x 150 mm x 5 mm（宽度x长度x厚度）的相对较大试样可以轻松产生100 kN以上的试验力。这也取决于测试的复合材料类型（例如CFRP或GFRP）、使用的纤维增强材料类型（如UD、粗布或织物），以及是否使用上述试验标准中规定的标称层压板结构和层压板厚度以外的其他层压板结构和层压板厚度。

因此，应在150 kN至250 kN标称载荷的静态材料试验机上进行CAI试验。对于非常厚的层压板的CAI试验，还可以使用增强型CAI工装和标称载荷高达600 kN的静态材料试验机。

为了验证试验装置精确对中和CAI压缩工装的尺寸精度，在设置试验装置时，必须针对每次试验使用两侧均装有应变片的试样（每个试样共有4个应变片），或者根据使用的CAI试验标准按照指定间隔采取上述措施。可以通过预装配的应变片盒，也可以使用合适的通用测量放大器，将应变片信号集成到试验机中。