一、复合材料CAI测试：从实验室标准到市场应用的核心桥梁
在航空航天、新能源汽车等高端制造领域，纤维增强聚合物基复合材料因其高比强度、高比模量等优异性能而被广泛应用。然而，这类材料对冲击损伤异常敏感，微小的面外冲击就可能在内部造成难以目视的分层、基体裂纹等损伤，严重威胁结构安全。因此，评估材料在受损后的剩余承载能力——即“冲击后压缩”（Compression After Impact, CAI）性能，成为材料研发、质量控制和选型决策中不可或缺的一环。
二、CAI测试的本质：模拟损伤与考核剩余强度
CAI测试并非单一实验，而是一个系统的性能评估流程。它首先通过标准化的落锤冲击或准静态压痕方法，在复合材料层合板上引入可控的损伤。随后，将已损伤的试样置于专用的支撑夹具中，进行压缩试验直至失效，以此测定其压缩残余强度。这一过程高度模拟了结构在实际服役中可能遭遇“低能量冲击”并需继续承载的严峻 工况。
三、标准解读：ASTM D7136/D7137 的精髓与挑战
当前，业界普遍遵循ASTM D7136（落锤冲击）与D7137（压缩残余强度）标准体系。这些标准详细规定了从试样制备、冲击引入到最终压缩测试的全过程。
1、核心试样：标准推荐针对厚度为4.0至6.0mm,建议厚度为5mm的层合板进行测试，铺层方式对结果有决定性影响。例如，单向纤维增强材料通常采用[45/0/-45/90]NS的堆叠顺序，而编织织物纤维增强材料则推荐[(+45/-45)/(0/90)]NS。
2、冲击引入：标准落锤冲击采用质量为5.5±0.25千克、冲头直径为16±0.1mm的半球形冲击器。冲击能量通常根据试样厚度进行归一化计算，标准指定冲击能量与试样厚度之比为6.7 J/mm。冲击过程会产生典型的力-时间曲线，如图1，其中峰值力（Fmax）和损伤起始力（F1：力与时间曲线斜率第一次突变对应的力）是关键参数。
图1 典型的力-时间曲线
3、损伤评估：冲击后，需使用超声等无损检测（NDI）方法量化损伤区域，测量其长度、宽度及最大损伤直径，损伤程度测量如图2。
图2 损伤程度测量
常见的损伤模式包括凹陷、分层、基体裂纹和纤维断裂，如图3
图3 常见损伤模式
压缩测试：受损试样被安装在一个复杂的支撑夹具中进行压缩测试。该夹具设计精密，旨在提供边缘支撑、防止屈曲，同时确保载荷均匀引入。测试需记录力-位移曲线，并计算极限抗压残余强度（FCAI）。失效模式需使用标准代码进行记录（如“C”代表在损伤处失效），只有特定的失效模式（如贯穿损伤的失效）才被认为是有效的。
然而，标准也明确指出，测试结果受试样几何、铺层、冲击变量及边界条件等多重因素影响，具有高度的配置特异性。这意味着，直接比较不同测试配置下获得的数据需格外谨慎，CAI值更多用于材料筛选和相对比较，而非直接作为设计许用值。
4、应用领域：
风电领域：模拟风机叶片在运行中被冰雹、飞鸟、或其他空中碎片撞击的情况。叶片的抗冲击性能直接影响其寿命和可靠性。
航空航天领域：机翼、机身、尾翼等主要和次要承力结构通常采用碳纤维增强塑料（CFRP）等复合材料，这类材料虽然轻质高强，但在抗冲击性能方面存在一定的局限性。例如，飞机在任何飞行阶段都可能遭遇冰雹袭击，尤其是起飞、降落或穿越云层时更为常见。冰雹凭借其足够的质量和高速度，能够对复合材料结构造成显著的内部损伤，包括但不限于分层和纤维断裂，而这些损伤往往仅表现为表面的小凹痕，难以被及时发现。此外，在制造或维修过程中，工具、零件等意外坠落撞击到结构件上，造成难以观察的内部损伤，因此，需要更为专业的检测方法对材料进行评价。
汽车与轨道交通（高性能领域）：赛车（F1）评估单体壳、底盘等碳纤维部件的受到碎石冲击的安全性。
四、关于我们
我们为客户提供以下核心服务：
材料对比与筛选：材料供应商（树脂、纤维、预浸料公司）或制造商对比不同配方、不同铺层设计（铺层顺序、角度）复合材料的损伤容限和冲击后压缩强度。提供数据支持，帮助筛选最优、最抗冲击的材料体系。
设计许用值支持：与制造商的设计部门合作，为其新产品的复合材料结构设计提供关键的 “许用值”数据。特别是“冲击后压缩强度”这一关键设计许用值。
提供失效分析：当客户的产品在测试或使用中发生意外破坏或怀疑遭受过冲击时，通过标准的CAI测试，定量评估损伤的严重程度，分析破坏模式（分层扩展、纤维断裂等），帮助客户定位问题根源（材料问题、工艺缺陷、设计不当）。
五、结语
总结而言，我们不仅提供符合ASTM等国际标准的权威CAI测试，更能依托深厚的材料机理研究与工程经验，将测试数据转化为支撑材料研发、产品设计、质量诊断及安全评估的深度解决方案，成为连接实验室标准与市场可靠应用的坚实桥梁。
公司简介&服务能力
广化测评，全称广州合成材料研究院有限公司，成立于1960年，前身为化学工业部合成材料老化研究所（广州老化所），现隶属于世界500强中国中化控股有限责任公司。是国家级高新技术企业，取得国家资质（CMA、CNAS)。在合成材料老化领域拥有60余年的研究和发展历史，累计主导或参与制修订的国际、国家、行业、团体等各级标准和技术规范共 200余件。
欢迎咨询
检测业务
涂料产品类：
020-32373116 020-82579379
020-32373655 020-32373240
19066538807 020-32373502
020-82577727 020-32377723
橡胶、塑料、胶黏剂、纤维类：
020-82579232 020-32377636
020-32373323 020-32373773 19066531980
化学品危险性分类鉴定、货物运输条件鉴定、全流程反应安全评估、连续化生产咨询、危废鉴定、土壤污染状况调查、固废资源化利用、ESG报告、粉尘可爆性评估：020-82305122 020-32377703
复材低空：020-32373655 18026295013
航空航天：020-82579232 020-32373116
农药：岑经理 13857110989
医疗器械：刘经理 18252736056
设备研发与定制咨询：高经理 020-32373581/ 13560050137
新材料及助剂研发与定制咨询：
王经理 020-32373549/15989155925
工业服务咨询：
肖经理 020-32373592/ 13533302530
林经理 020-32373050/ 13560014190
