剪切试验（Shear Test）是测定材料在剪切力作用下抵抗滑移或分离能力的一种试验方法。在工程实际中，许多构件如铆钉、螺栓、销轴、键等，主要承受横向剪切载荷。如果材料的抗剪强度不足，这些连接件就会被“切断”，导致结构解体。
剪切试验的概念与原理
剪切试验是通过专用的剪切夹具，对试样施加一对大小相等、方向相反、作用线相距很近（理论上为零）的平行力，使试样沿预定的剪切面发生滑移直至断裂。通过记录最大破坏力（Fmax），除以剪切截面积（S），即可算出抗剪强度（τb）。
公式：$$τb = \frac{F_{max}}{S}$$ （如果是双剪，面积需乘以2）
试验种类与方法
- 单剪试验（Single Shear）： 试样只受一个剪切面的作用。常用于搭接接头或薄板铆接测试。受力状态较复杂，容易伴随弯曲力矩。
- 双剪试验（Double Shear）： 试样受两个剪切面的作用（中间受压，两端受支承）。受力较平衡，能更好地模拟销轴工况，结果更准确。
- 冲剪试验（Punch Shear）： 使用圆柱形冲头将板材冲穿。主要用于测定板材的剪切强度，常用于评价冲压工艺性。
- 复合板剪切： 测定基层与复层（如不锈钢复合板）结合面的抗剪结合强度。
适用范围
- 紧固件： 航空航天用的高锁螺栓、盲铆钉，必须进行抗剪强度测试（通常抗剪强度是抗拉强度的0.6倍左右，但需实测）。
- 线材： 测定直径较小的钢丝、铜丝的剪切性能。
- 复合材料/层压板： 测定层间剪切强度（ILSS），防止分层失效。
主要检测标准
- GB/T 6400-2007 金属材料 线材和铆钉剪切试验方法。
- GB/T 6396-2008 复合钢板力学及工艺性能试验方法（含剪切结合强度）。
- ASTM B565 Standard Test Method for Shear Testing of Aluminum and Aluminum-Alloy Rivets and Cold-Heading Wire and Rods。
- NASM 1312-13 美国航空紧固件双剪试验标准（Fastener Test Methods）。
检测流程
步骤一：制样。根据标准加工圆柱形试样，直径公差需严格控制（如h8），以配合剪切模具的孔径。
步骤二：安装。将试样插入剪切夹具的孔中。关键在于**间隙控制**：夹具动刀与定刀之间的间隙必须极小（通常为试样直径的2%-5%），否则试验会变成“弯曲+剪切”，导致抗剪强度偏低。
步骤三：加载。以规定的速率施加压力，直至试样被剪断。
步骤四：观察。检查断面是否平整。正常的剪切断口应光滑明亮，无明显的拉伸缩颈特征。
结果分析与案例
典型案例： 某批次航空用钛合金铆钉在安装时发生剪断。实验室进行双剪试验，测得抗剪强度为550MPa，远低于设计要求的680MPa。金相分析发现，材料组织中存在连续的α相晶界，显著降低了剪切抗力。结论为热处理制度不合格。
常见问题（FAQ）
Q：抗剪强度和抗拉强度有关系吗？
A：有经验关系，但不是绝对的。对于塑性金属，抗剪强度 τ ≈ (0.6 – 0.7) × 抗拉强度 Rm；对于脆性金属，τ ≈ (0.8 – 1.0) × Rm。但工程设计中，严禁直接套用公式，必须以实测值为准。
Q：为什么剪切试验很容易做不准？
A：最大的干扰因素是“刀口间隙”。如果夹具磨损，间隙变大，试样在剪断前会先发生弯曲，导致受力模式改变，测出来的值会偏低。因此，剪切夹具必须采用高硬度模具钢制作，并定期检查刃口锋利度和配合间隙。
总结
剪切试验是紧固件和连接结构安全性的“守门员”。特别是对于受横向载荷的销轴和螺栓，抗剪强度往往比抗拉强度更具决定性意义。
深圳晟安检测拥有多套高精度单剪、双剪及冲剪模具，配合万能试验机，可对φ2mm至φ30mm的各种金属棒材、铆钉及复合板进行规范的剪切测试。欢迎联系专业工程师，获取报价。
