复合材料的损伤容限测试是指在规定的载荷条件下，对损伤部位居中的试样进行测试。通常，损伤是由落锤冲击产生的，这可能会导致难以通过目视检测到的广泛内部损伤。
对于复合材料层压板，损伤容限测试通常在平面内压缩载荷下进行，因为它们的压缩强度低于拉伸强度，因此在许多设计中更为关键。此外，冲击损伤通常对压缩强度有更大的影响。与此相关的ASTM D71371测试方法最初于1999年实现了标准化，主要用于确定复合材料层压板的冲击后压缩（CAI）强度。然而，直到最近，对开发夹层复合材料标准化损伤容限测试方法的重视程度还相当低。2011年，美国材料试验协会(ASTM International)发布了夹层复合材料抗损伤测试的标准化实验规程ASTM D77662，该规程提供了根据ASTM D62643准静态压痕（程序A和B）或ASTM D71364落锤冲击试验（程序C）对夹层复合材料试样进行损伤的补充说明。
2022年，两种新的夹层损伤容限测试方法实现了标准化：夹层CAI测试和夹层冲击后弯曲（FAI）测试。在本文中，将重点介绍夹层复合材料的新压缩载荷损伤容限测试方法ASTM D82875，如图1所示。
图1 ASTM D8287夹层CAI测试夹具和试样基于之前的研究和在测试方法开发过程中进行的一系列实验评估，建立了一个宽度为215毫米、长度为265毫米的标准夹层CAI试样。该试样尺寸相对于100毫米宽和150毫米长的层压CAI试样，尺寸有所增加，从而可以允许在夹层复合材料中产生更大的损伤区域，并适应应变片用于试样对准的使用。虽然准各向同性层压板通常用于层压板CAI测试，但通常选择夹层复合材料CAI试样的面板-层板叠层和芯结构来代表预期的结构应用。然而，在某些情况下，必须增加芯层厚度，以避免试样在压缩载荷下发生屈曲。此外，可能需要在试样端部对芯部区域进行灌封，以避免试样失效前发生面板分离。与ASTM D7137复合材料层压板损伤容限测试方法类似，ASTM D8287要求夹层试样的加载端在严格公差范围内平行加工。测试前，将四个粘结应变片沿加载方向安装在面板上，用于样品对齐。根据有限元分析结果，优选的应变片位置为距离试样外边缘25毫米，或者位于试样顶部边缘下方25毫米，或位于上部容器区域下方12毫米，以较大者为准。标准试样尺寸和应变片位置如图2所示。
图2 ASTM D8287标准试样尺寸（所有尺寸均以毫米为单位）用于夹层CAI测试的测试夹具（如图1所示）是ASTM D7137层压板CAI测试夹具的放大版，可容纳厚度高达50毫米的夹层试样。端部加载夹具由一个底座、两个垂直支架和一个顶板组成。底板和顶板使用可调节的平面试样支架，对平面外旋转提供一定的限制，并防止面板端部刷边。垂直支撑使用可调节的刀刃试样侧支撑，为屈曲提供平面外约束。垂直支撑的高度减小，以在顶板附近产生一个小间隙，从而允许在压缩载荷期间减小试样长度。
夹层试样固定到测试夹具中后，将部件放置在测试机的压板之间，并与加载轴对齐。对于使用四个粘结应变片的样品对准，建议使用锁定球形座压板，但不是必需的。如果不使用球形阀座压板，则可以将垫片放在夹具和压板之间进行校准。为了对准试样，将部件压缩至估计最大力的约10%，并获得四个应变计读数。应变计之间的应变差异表明试样弯曲或不均匀载荷的引入。如果读数差异超过10%，则卸载试样并调整球面座压板锁定螺钉。如果不使用球形压板，则在压板和测试夹具之间插入垫片。重复此校准程序，直到所有四个应变计读数都在10%以内。然后以恒定的位移率对夹层试样进行压缩加载，并记录所施加的力、十字头位移和来自粘结应变片的应变数据。一旦达到峰值力，并且测得的力从峰值下降超过30%，则停止加载，以帮助识别初始失效模式和位置，从而便于后续评估。夹层CAI强度是使用峰值作用力和两个面板的总横截面面积计算的。在最终破坏之前，有时会发生轻微的端部破碎，但如果最终实现了有效的截面失效，这种端部破碎并不一定会使试验无效，然而，使试验无效的是试样不稳定或过度弯曲的开始。远离冲击损伤的测量截面失效被认为是可接受的，这可能表明试样对诱导损伤不敏感，因此它在接近试样未损坏强度的压缩应力下失效。虽然该测试方法也可用于测试未损坏的夹层试样，以用于实验确定冲击损伤导致的强度降低，但应注意防止出现一些不希望的失效模式，如端部破碎。另外值得注意的是，最初于1955年标准化的ASTM C36411夹层边缘压缩试验仍然是确定未损坏夹层抗压强度的推荐试验方法。
