ASTM D 7137-05（剩余強(qiáng)度）

1 ASTM標(biāo)準(zhǔn) 標(biāo)準(zhǔn) D 7137 D7137M 05 含損傷聚合物基復(fù)合材料板壓縮剩余強(qiáng)度性能的標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)方法含損傷聚合物基復(fù)合材料板壓縮剩余強(qiáng)度性能的標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)方法1 1 范圍范圍 1 1 本試驗(yàn)方法覆蓋了多向聚合物基復(fù)合材料層壓板的壓縮剩余強(qiáng)度性能 該板在施加壓縮力以 前已經(jīng)受到按試驗(yàn)方法D 6264施加的準(zhǔn)靜態(tài)凹痕 或按試驗(yàn)方法D 7136 D 7136M施加的落錘沖擊 復(fù)合材料的形式限于具有多個(gè)纖維方位 且其方位相對(duì)試驗(yàn)方向既對(duì)稱又均衡的連續(xù)纖維增強(qiáng)聚合 物基復(fù)合材料 8 2條款定義了可接受的試驗(yàn)層壓板和厚度范圍 注1 當(dāng)用于確定受落錘沖擊板的剩余強(qiáng)度時(shí) 本試驗(yàn)方法通常稱為沖擊后壓縮或CAI方法 1 2 本方法使用以前遭受過(guò)損傷事件的復(fù)合材料矩形平板 并采用防失穩(wěn)夾具在壓縮載荷下進(jìn)行 試驗(yàn) 注2 得到的損傷容限性能對(duì)板中遭受損傷的類型 幾何尺寸和部位是獨(dú)特的 1 3 用本試驗(yàn)方法產(chǎn)生的損傷容限性能與幾個(gè)因素高度相關(guān) 包括試件幾何尺寸 鋪層方式 損傷 類型 損傷尺寸 損傷部位和邊界條件 這樣 試驗(yàn)結(jié)果通常不能轉(zhuǎn)換用于其他構(gòu)型 只對(duì)應(yīng)于試 驗(yàn)的幾何和物理?xiàng)l件的組合 1 4 本試驗(yàn)方法能用于對(duì)無(wú)損聚合物基復(fù)合材料板進(jìn)行試驗(yàn) 但過(guò)去這樣的試驗(yàn)已經(jīng)證實(shí)經(jīng)常出現(xiàn) 不想要的破壞模式 如端部壓塌 為得到無(wú)損聚合物基復(fù)合材料的壓縮性能 推薦采用試驗(yàn)方法 D 6641 D 6641M 1 5 分別用國(guó)際 SI 單位和英制單位表示的值都被認(rèn)為是標(biāo)準(zhǔn)的 在文中用英制單位表示的值放 在括號(hào)中 不同體系表示的值不精確相等 因此每個(gè)體系必須獨(dú)立使用 兩種體系的值混合使用會(huì) 使得與標(biāo)準(zhǔn)不一致 1 6 本標(biāo)準(zhǔn)沒有打算提及 如果存在的話 與使用它有關(guān)的所有安全性問題 在使用本標(biāo)準(zhǔn)之前建 立合適的安全與健康操作方法 確定規(guī)章制度的適用性 這是本標(biāo)準(zhǔn)用戶自已的責(zé)任 2 參考文件參考文件 2 1 ASTM標(biāo)準(zhǔn) 2 D 792 用位移測(cè)量塑料密度和比重 相對(duì)密度 的試驗(yàn)方法 D 883 與塑料有關(guān)的術(shù)語(yǔ) D 3171 復(fù)合材料組分含量的試驗(yàn)方法 D 3878 復(fù)合材料術(shù)語(yǔ) D 5229 D5229M 聚合物基復(fù)合材料層壓板的吸濕性能及平衡調(diào)節(jié)試驗(yàn)方法 D 5687 5687M 復(fù)合材料平板的制備指南以及試樣制備工藝指南 1 本試驗(yàn)方法由ASTM復(fù)合材料委員會(huì)D 30審定 并由結(jié)構(gòu)試驗(yàn)方法專業(yè)委員會(huì)D30 05直接負(fù)責(zé) 現(xiàn)行版本于2005年4月1日批準(zhǔn) 2005年4 月發(fā)布 2 為參見ASTM標(biāo)準(zhǔn) 請(qǐng)?jiān)L問ASTM網(wǎng)站 www astm org 或與ASTM服務(wù)部 service astm org 聯(lián)系 關(guān)于ASTM標(biāo)準(zhǔn)年度匯編 參見ASTM網(wǎng) 站的Document Summary Page 2 D 6264 測(cè)量纖維增強(qiáng)聚合物基復(fù)合材料對(duì)集中準(zhǔn)靜態(tài)壓痕力的損傷阻抗的試驗(yàn)方法 D 6641 D 6641M用聯(lián)合加載壓縮 CLC 試驗(yàn)夾具確定聚合物基復(fù)合材料層壓板壓縮性能的 試驗(yàn)方法 D 7136 D 7136M 測(cè)量纖維增強(qiáng)聚合物基復(fù)合材料對(duì)落錘沖擊事件損傷阻抗的試驗(yàn)方法 E 4 試驗(yàn)機(jī)力標(biāo)定操作規(guī)程 E 6 與力學(xué)試驗(yàn)方法有關(guān)的術(shù)語(yǔ) E 122 用于計(jì)算樣本大小以按規(guī)定的容限誤差估計(jì)表征批次或工序平均值的操作規(guī)程 E 177 在ASTM試驗(yàn)方法中使用術(shù)語(yǔ)精度和偏差的操作規(guī)程 E 456 有關(guān)質(zhì)量和統(tǒng)計(jì)學(xué)的術(shù)語(yǔ) E 1309 數(shù)據(jù)庫(kù)中識(shí)別纖維增強(qiáng)聚合物基復(fù)合材料的指南 E 1434在數(shù)據(jù)庫(kù)中記錄纖維增強(qiáng)聚合物基復(fù)合材料力學(xué)試驗(yàn)數(shù)據(jù)的指南 E 1471 計(jì)算機(jī)化材料性能數(shù)據(jù)庫(kù)中識(shí)別纖維 填充物和芯材的指南 2 2 軍用標(biāo)準(zhǔn) MIL HDBK 17 3F 復(fù)合材料手冊(cè) Vol 3 聚合物基復(fù)合材料的使用 設(shè)計(jì)和分析3 MIL HDBK 728 1 無(wú)損試驗(yàn)4 MIL HDBK 731A 復(fù)合材料的無(wú)損試驗(yàn)方法 熱象法4 MIL HDBK 732A 復(fù)合材料的無(wú)損試驗(yàn)方法 聲發(fā)射法4 MIL HDBK 733A 復(fù)合材料的無(wú)損試驗(yàn)方法 射線法4 MIL HDBK 787A 復(fù)合材料的無(wú)損試驗(yàn)方法 超聲法4 NASA RP 1092 韌性樹脂復(fù)合材料的試驗(yàn)方法 修訂版 1983 75 3術(shù)語(yǔ)術(shù)語(yǔ) 3 1 定義 術(shù)語(yǔ)D 3878定義了有關(guān)復(fù)合材料的術(shù)語(yǔ) 術(shù)語(yǔ)D 883定義了有關(guān)塑料的術(shù)語(yǔ) 術(shù)語(yǔ)E 6 定義了有關(guān)力學(xué)試驗(yàn)的術(shù)語(yǔ) 術(shù)語(yǔ)E 486和操作規(guī)程E 177 定義了有關(guān)統(tǒng)計(jì)學(xué)的術(shù)語(yǔ) 當(dāng)各標(biāo)準(zhǔn)所定 義的術(shù)語(yǔ)之間發(fā)生矛盾時(shí) 術(shù)語(yǔ)D 3878應(yīng)優(yōu)先于其他標(biāo)準(zhǔn) 3 2 本標(biāo)準(zhǔn)專用術(shù)語(yǔ)定義 如果術(shù)語(yǔ)代表一個(gè)物理量 它的分析量綱以基本量綱形式緊跟在該術(shù) 語(yǔ) 或符號(hào) 后面予以說(shuō)明 方括號(hào)內(nèi)所示的基本量綱采用下面的ASTM標(biāo)準(zhǔn)符號(hào)表 質(zhì)量為 M 長(zhǎng) 度為 L 時(shí)間為 T 熱力學(xué)溫度為 無(wú)量綱量為 nd 這些符號(hào)用于分析量綱僅限于帶方括號(hào) 時(shí) 因?yàn)椴粠Х嚼ㄌ?hào)時(shí)它們可能有其他的定義 3 2 1 名義值 名詞 只在名義上存在 為便于表示而賦予可測(cè)性能的值 可把容限用于名義值 來(lái)定義該性能可接受的范圍 3 2 2 主材料坐標(biāo)系 名詞 具有與材料固有對(duì)稱面垂直坐標(biāo)軸的坐標(biāo)系 3 2 2 1 討論 通常的習(xí)慣 至少對(duì)笛卡爾坐標(biāo)軸 123 xyz等 是將坐標(biāo)系軸選為對(duì)稱面的法 向 使具最高性能法向軸 對(duì)彈性性能為具有最大剛度的軸 為1或x 最低性能的軸 如果適用 為3或z 由于沒有對(duì)稱性 各向異性材料沒有主材料坐標(biāo)系 而對(duì)各向同性材料 任何坐標(biāo)系都是 3 可由美國(guó)陸軍研究實(shí)驗(yàn)室材料部 Aberdeen Proving Ground MD 210001得到 4 可由美國(guó)陸軍材料技術(shù)實(shí)驗(yàn)室 Watertown MA 02471得到 5 可由NASA Langly研究中心 Hampton VA23681 2199 得到 3 主材料坐標(biāo)系 在層壓復(fù)合材料中 主材料坐標(biāo)系只對(duì)單個(gè)的正交各向異性層有意義 對(duì)層壓復(fù)合 材料有關(guān)的術(shù)語(yǔ)是 參考坐標(biāo)系 3 2 3 參考坐標(biāo)系 名詞 層壓復(fù)合材料的坐標(biāo)系 用于定義單層的方位 指定參考坐標(biāo)系的一 個(gè)軸 通常是笛卡爾坐標(biāo)系的x軸 為參考軸 賦予一個(gè)位置 層壓板中每個(gè)單層的層主軸與參考 軸相關(guān) 以定義該單層的層的方位 3 2 4 規(guī)定的正交各向異性 在主材料坐標(biāo)系中觀看時(shí)對(duì)正交各向異性材料的描述 在層壓復(fù)合 材料中規(guī)定的正交各向異性層壓板是從參考坐標(biāo)系來(lái)看的 0i 90j nS族均衡對(duì)稱層壓板 使得層壓板 本構(gòu)關(guān)系的膜 彎曲耦合項(xiàng)為零 3 3 符號(hào) A試件的橫截面積 CV對(duì)給定性能樣本母體的變異系數(shù)統(tǒng)計(jì)量 D損傷直徑 見圖13 ECAI試驗(yàn)方向的有效壓縮模量 FCAI試驗(yàn)方向的極限壓縮剩余強(qiáng)度 h試件厚度 l試件長(zhǎng)度 n按樣本母體確定的試件數(shù)量 N試驗(yàn)用層壓板中的層數(shù) Pmax破壞以前試驗(yàn)件承受最大力 Sn 1對(duì)給定性能樣本母體的標(biāo)準(zhǔn)偏差統(tǒng)計(jì)量 w試件寬度 xi對(duì)給定性能樣本母體中單個(gè)試件的試驗(yàn)結(jié)果 對(duì)給定性能樣本母體的均值或平均值 平均估計(jì)值 x 4 試驗(yàn)方法概述試驗(yàn)方法概述 4 1 采用均衡對(duì)稱層壓板進(jìn)行單軸壓縮試驗(yàn) 層壓板在施加壓縮力以前已受到損傷并進(jìn)行了檢測(cè) 損傷狀態(tài)通過(guò)準(zhǔn)靜態(tài)壓痕或落錘沖擊產(chǎn)生的面外加載引入 4 1 1 準(zhǔn)靜態(tài)壓痕 按試驗(yàn)方法D 6264 通過(guò)施加面外落錘沖擊對(duì)矩形板引入損傷 4 1 2 落錘沖擊 按試驗(yàn)方法D 7136 D 7136 通過(guò)施加面外靜壓痕力對(duì)矩形板引入損傷 4 1 3 損傷評(píng)定 如果事先沒有確定損傷事件以后的損傷范圍 則用11 4條款所述無(wú)損檢測(cè) NDI 方法確定 4 2 把含損傷板安裝在一個(gè)多件組合的支持夾具中 試驗(yàn)板已對(duì)中使盡量減少加載偏差和引入試件 彎曲 把試件 夾具組合件放在加載平臺(tái)之間 并在端部受壓直至破壞 加載時(shí)記錄施加的力 橫 梁位移和應(yīng)變數(shù)據(jù) 4 3 最希望的破壞模式要穿過(guò)試驗(yàn)件的損傷 然而可接受的破壞可以產(chǎn)生于損傷部位 例如當(dāng)損傷 產(chǎn)生比較低的應(yīng)力集中 或如果損傷范圍比較小 或二者同時(shí)出現(xiàn)時(shí) 不可接受的破壞模式是與支 持夾具 局部側(cè)邊支持狀態(tài)造成的載荷引入及試件失穩(wěn) 除非試件尺寸代表了特定的結(jié)構(gòu)應(yīng)用 有關(guān) 的破壞模式 4 5 意義與用途意義與用途 5 1 對(duì)由集中面外力引起的損傷的敏感性是先進(jìn)復(fù)合材料層壓板制造的結(jié)構(gòu)在設(shè)計(jì)時(shí)要考慮的主要 因素之一 有關(guān)層壓復(fù)合材料板損傷阻抗和損傷容限性能的知識(shí)對(duì)產(chǎn)品研制和選材是很有用的 5 2 用本試驗(yàn)方法得到的剩余強(qiáng)度數(shù)據(jù)是材料規(guī)范和研究與研制工作中最常用的 這些數(shù)據(jù)并不 打算用于確定設(shè)計(jì)許用值 因?yàn)槠浣Y(jié)果對(duì)所試驗(yàn)的幾何尺寸和物理狀態(tài)是特定的 通常不能轉(zhuǎn)換用 于其他構(gòu)型 由于引入損傷的固有變化 以及損傷容限響應(yīng)對(duì)預(yù)先存在的損傷狀態(tài)的相關(guān)性 它在 建立質(zhì)量保證要求方面的用處也有限 5 3 用本試驗(yàn)方法得到的性能 能為得到用類似材料 厚度 鋪層順序等制造的復(fù)合材料結(jié)構(gòu)預(yù) 期的損傷容限能力提供指南 然而必須要知道 復(fù)合材料結(jié)構(gòu)的損傷容限與幾個(gè)因素密切相關(guān) 這 些因素包括幾何尺寸 厚度 剛度 質(zhì)量 支持條件等 由于這些參數(shù)的差別 得到的現(xiàn)有損傷狀 態(tài)和壓縮剩余強(qiáng)度之間的關(guān)系會(huì)有巨大差別 例如 用本試驗(yàn)方法得到的剩余強(qiáng)度和剛度性能可能 更加反映非加筋實(shí)體蒙皮或腹板 而不是連接到骨架上抵抗面外變形的蒙皮損傷容限特性 類似地 與遠(yuǎn)大于試驗(yàn)件的壁板相比 預(yù)期試驗(yàn)件的性能類似于具有同樣長(zhǎng)度與寬度壁板的性能 5 4 報(bào)告一節(jié)對(duì)會(huì)影響壓縮剩余強(qiáng)度并要予以報(bào)告的項(xiàng)目提出了要求 它們包括 材料 材料制造 方法 鋪層方位精度 層壓板鋪層順序和總厚度 試件幾何尺寸 試件制備 試件調(diào)節(jié) 試驗(yàn)環(huán)境 空隙含量 增強(qiáng)體體積百分?jǐn)?shù) 損傷的類型 尺寸和部位 包括無(wú)損檢測(cè)方法 試件 夾具對(duì)中與 夾緊和試驗(yàn)速度 5 5 由剩余強(qiáng)度評(píng)定得到的性能包括如下 壓縮剩余強(qiáng)度FCAI 與橫梁位移有關(guān)的壓縮力和與橫梁 位移有關(guān)的表面應(yīng)變 6 影響因素影響因素 6 1 含損傷試件的響應(yīng)與很多因素有關(guān) 如層壓板厚度 單層厚度 鋪層順序 環(huán)境條件 損傷 類型 損傷幾何尺寸 損傷部位和加載 支持條件 從而 除非采用相同的試驗(yàn)構(gòu)型 試驗(yàn)條件和 層壓板構(gòu)型 否則不能對(duì)材料進(jìn)行比較 因此在試驗(yàn)結(jié)果中要報(bào)告與標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)構(gòu)型的所有差別 當(dāng) 把用本試驗(yàn)方法得到的數(shù)據(jù)用于設(shè)計(jì)應(yīng)用時(shí) 必須考慮具體的結(jié)構(gòu)構(gòu)型和邊界條件 6 2 材料與試件的制備 差的材料制造操作方法 對(duì)纖維準(zhǔn)直度缺乏控制以及不適當(dāng)?shù)脑嚇蛹庸?所引起的損傷 通常是復(fù)合材料材料數(shù)據(jù)高分散性的已知原因 試驗(yàn)件板制備方面引起數(shù)據(jù)分散性 的重要因素包括厚度偏差 面外曲率 表面粗糙度和沒有保證8 2條規(guī)定的尺寸和平面度容差 平 行度和垂直度 6 3 損傷類型 引入損傷時(shí)產(chǎn)生的復(fù)合材料破壞模式的變異能引起強(qiáng)度 剛度和應(yīng)變數(shù)據(jù)的分散 性 6 4 損傷幾何尺寸和部位 損傷尺寸 形狀和部位 在板的平面內(nèi)和厚度方向 能對(duì)試件的變形 和強(qiáng)度行為有重大影響 如果損傷尺寸相對(duì)板的長(zhǎng)度與寬度過(guò)大 則邊緣效應(yīng) 邊界約束和含損傷 的應(yīng)力 應(yīng)變場(chǎng)會(huì)相互影響 建議損傷尺寸不超過(guò)無(wú)支持試件寬度的一半 42 mm 1 7 in 以盡量 減小損傷與邊界相關(guān)的應(yīng)力 應(yīng)變場(chǎng)之間的相互作用 因?yàn)樵嚰拈L(zhǎng)寬比為1 5 比較小 其應(yīng)力 應(yīng) 變分布對(duì)沖擊或壓痕損傷引起的干擾特別敏感 6 5 注3 為了研究較大的損傷尺寸對(duì)復(fù)合材料層壓板壓縮剩余強(qiáng)度的影響 推薦考察像NASA 1092規(guī)定的替代 試件和夾具設(shè)計(jì) 它更大一些 并能容許更大的損傷 而與邊界支持條件沒有明顯的相互作用 6 5 試驗(yàn)夾具特性 大板邊界約束結(jié)構(gòu)的構(gòu)型對(duì)試驗(yàn)結(jié)果會(huì)有重大影響 在標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)夾具中 頂 部和底部支持不提供夾持 但對(duì)由于夾具幾何形狀產(chǎn)生的面外轉(zhuǎn)動(dòng)有一些約束 側(cè)邊支持是刀口 它對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)沒有約束 邊緣支持必須共面 試驗(yàn)結(jié)果會(huì)受試件當(dāng)?shù)夭煌瑒?dòng)板幾何尺寸影響 還會(huì)受 滑動(dòng)板與試件之間存在間隙的影響 它能降低有效的邊緣支持 并在試件的頂部和底部表面產(chǎn)生集 中載荷引入狀態(tài) 此外 試驗(yàn)結(jié)果可能受到滑動(dòng)板緊固件所受扭矩變化的影響 緊固件松動(dòng)也可能 減小有效的邊緣支持 6 6 系統(tǒng)對(duì)中 試驗(yàn)夾具與試驗(yàn)機(jī)加載軸不對(duì)中 并通過(guò)加墊來(lái)對(duì)試件加載端施加必需的單軸位 移會(huì)產(chǎn)生誤差 6 7 材料正交各向異性 材料的正交各向異性對(duì)破壞模式和測(cè)量的壓縮剩余強(qiáng)度有重大影響 根 據(jù)11 14條 只有當(dāng)觀察到適當(dāng)?shù)钠茐哪Ｊ綍r(shí) 才應(yīng)報(bào)告有效的強(qiáng)度結(jié)果 6 8 無(wú)損檢測(cè) 無(wú)損檢測(cè) NDI 結(jié)果受所用具體方法 NDI方法的固有變化 操作者的經(jīng)驗(yàn)等 的影響 6 9 壁板穩(wěn)定性 失穩(wěn)或初始失穩(wěn)的精確檢測(cè)也許是不可能的 損傷的性質(zhì)對(duì)局部彎曲剛度有重 大影響 局部彎曲剛度會(huì)使破壞模式變得復(fù)雜 從而使該數(shù)據(jù)只限于所試驗(yàn)的獨(dú)特構(gòu)型 7 設(shè)備設(shè)備 7 1 千分尺 對(duì)非規(guī)則面 如層壓板的真空袋一側(cè) 千分尺應(yīng)使用名義直徑為4 6mm 0 16 0 25 in 的 球形觸頭 而對(duì)機(jī)加過(guò)的端面或很光滑的貼模面則使用平觸頭 量具的精度應(yīng)保證試件寬度和厚度 讀數(shù)在1 以內(nèi) 對(duì)一般的試件幾何尺寸 測(cè)量厚度時(shí)要求量具的精度高于 0 0025mm 0 0001 in 而測(cè)量長(zhǎng)度 寬度和損傷尺寸時(shí)要求量具的精度不低于 0 025mm 0 001 in 7 2 支持夾具 如圖1和2所示的壓縮試驗(yàn)夾具應(yīng)使用可調(diào)節(jié)的固定板 使得試件在端部受載時(shí)支 持試件的邊緣和抑制屈曲 夾具的構(gòu)成包括1個(gè)底座 2個(gè)底座滑動(dòng)板 2個(gè)角板 4個(gè)側(cè)板 1個(gè)頂 板和2個(gè)頂部滑動(dòng)板 允許使用角板與底座整體連接的替代夾具 側(cè)邊支持是刀口 它對(duì)局部的面 外轉(zhuǎn)動(dòng)沒有約束 頂部和底部支持不夾緊 但由于夾具的幾何形狀 對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)有一些約束 側(cè)板成直 角 并與試件有8 mm 0 30 in 的搭接 夾具可調(diào)節(jié) 以便允許試件長(zhǎng)度 寬度和厚度有小的變化 頂板和側(cè)板與夾具下面部分不直接連接 它們可以在試驗(yàn)件頂端滑動(dòng) 側(cè)板要足夠短 以保證側(cè)邊 導(dǎo)軌和頂板在試驗(yàn)期間保持間隙 7 2 1 支持夾具細(xì)節(jié) 圖3 10涵蓋了制造滿足本試驗(yàn)方法要求的支持夾具的詳細(xì)圖紙 也可以使 用滿足本節(jié)要求的其他夾具 例如Wyoming 試驗(yàn)夾具 Inc Model CU CI Boing BSS 7260 Type II Airbus ASTM 1 0010 SACMA SRM 2R 94 7 夾具的構(gòu)成應(yīng)有足夠的剛度和精度 以滿足本試驗(yàn)方 法的加載均勻性要求 下列通用注解適用于所有這些圖 7 2 1 1 除非另有規(guī)定 要機(jī)加到表面光潔度3 2 125 7 2 1 2 所有尖角倒圓 6 Eastland C Coxon B Avery W and Flynn B Effects of Aspect Ratio on Test Results from Compression Loaded Composite Coupons Proceedings of ICCM X Whistler BC Vol IV A Poursartip and K Street eds Woodhead Publishing Ltd 1995 7 如果你知道其他的供應(yīng)商 請(qǐng)把有關(guān)信息提供給ASTM International Headquqters 你的意見將在你可以參加的相應(yīng)技術(shù)委員會(huì)1會(huì)議上得到 認(rèn)真的考慮 6 7 2 1 3 試驗(yàn)夾具應(yīng)用鋼制造 對(duì)室溫試驗(yàn)可以用低碳鋼制造 對(duì)非室溫環(huán)境條件 推薦的夾具材 料是無(wú)熱處理鐵氧體或時(shí)效硬化不銹鋼 為提高耐久性的熱處理是可接受的 但不要求 注4 經(jīng)驗(yàn)表明 由于使用操作 夾具會(huì)受損 因此夾具尺寸和容差的定期檢測(cè)是很重要的 7 3 試驗(yàn)機(jī) 試驗(yàn)機(jī)應(yīng)與操作規(guī)程E 4一致 并應(yīng)滿足下列要求 7 3 1 試驗(yàn)機(jī)構(gòu)型 試驗(yàn)機(jī)應(yīng)既有本質(zhì)上固定的頭又有可移動(dòng)的頭 7 3 2 平臺(tái) 試驗(yàn)機(jī)應(yīng)裝有很好對(duì)中的固定 相對(duì)與球形座 平臺(tái) 平臺(tái)表面在試驗(yàn)夾具頂部板 長(zhǎng)100 mm之內(nèi) 平行度達(dá)到0 025 mm 0 001 in 如果平臺(tái)硬度不夠 或只是簡(jiǎn)單地對(duì)平臺(tái)表面進(jìn) 行防護(hù) 則可以在夾具的兩端和相應(yīng)平臺(tái)之間塞上具有平行表面又足夠硬的板 下平臺(tái)應(yīng)做上標(biāo)記 以便于試驗(yàn)夾具在平臺(tái)之間對(duì)中 7 3 3 驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu) 試驗(yàn)機(jī)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)應(yīng)能使移動(dòng)頭相對(duì)固定頭以可控的速度移動(dòng) 移動(dòng)頭的速度應(yīng) 能按11 6條規(guī)定得到控制 7 3 4 力傳感器 試驗(yàn)機(jī)的力傳感裝置應(yīng)能指示試驗(yàn)件承受的力的總量 該裝置在規(guī)定的試驗(yàn)速 率下基本上無(wú)慣性滯后 并應(yīng)在所關(guān)心的力范圍內(nèi)給出精度在指示值 1 的力的指示值 7 3 5 橫梁位移指示器 試驗(yàn)機(jī)應(yīng)能監(jiān)控和記錄橫梁位移 行程 其精度至少在 1 以內(nèi) 如果 試驗(yàn)機(jī)的柔度比較大 則用位移精度在 1 以內(nèi)的LVDT或類似裝置測(cè)量移動(dòng)頭的位移是可接受的 7 4 環(huán)境箱 當(dāng)要對(duì)材料在非實(shí)驗(yàn)室環(huán)境下進(jìn)行預(yù)浸潤(rùn)時(shí) 需要有可進(jìn)行溫度 蒸氣水平控制的環(huán) 境浸潤(rùn)箱 它應(yīng)能使所需的溫度保持在 3 5 以內(nèi) 所需的相對(duì)濕度保持在 3 以內(nèi) 環(huán)境箱 浸潤(rùn)應(yīng)進(jìn)行監(jiān)控 或采用自動(dòng)連續(xù)監(jiān)控 或采用人工定期監(jiān)控 7 5 環(huán)境試驗(yàn)箱 對(duì)不同于實(shí)驗(yàn)室大氣環(huán)境的試驗(yàn)環(huán)境需要環(huán)境試驗(yàn)箱 該環(huán)境箱應(yīng)能在力學(xué)試 驗(yàn)期間 使試驗(yàn)件保持在所需的試驗(yàn)環(huán)境中 試驗(yàn)溫度應(yīng)保持在所需溫度的 3 5 以內(nèi) 所需 的濕度水平保持在 3 以內(nèi) 7 6 應(yīng)變指示裝置 建議對(duì)試件進(jìn)行應(yīng)變測(cè)量 但不要求 如果進(jìn)行應(yīng)變測(cè)量 則應(yīng)在4個(gè)位置 同時(shí)測(cè)量縱向應(yīng)變 如圖11和12所示試件兩表面2個(gè)背靠背位置 來(lái)保證施加純壓縮載荷 并檢測(cè) 彎曲或屈曲 如果存在 在任一試件上 對(duì)所有的應(yīng)變測(cè)量 應(yīng)采用相同型號(hào)的應(yīng)變傳感器 應(yīng) 對(duì)應(yīng)變計(jì) 表面準(zhǔn)備和膠黏劑進(jìn)行選擇 以便對(duì)規(guī)定的試驗(yàn)環(huán)境在所測(cè)材料上提供最佳的性能 應(yīng) 變指示裝置與試件的連接不應(yīng)對(duì)試件表面產(chǎn)生損傷 注5 雖然不測(cè)量應(yīng)變也可以進(jìn)行壓縮試驗(yàn) 但不使用儀器會(huì)使很難檢測(cè)出不想要的失穩(wěn) 為此推薦在壓縮 加載時(shí)對(duì)試驗(yàn)件進(jìn)行應(yīng)變測(cè)量 注6 在將試件放進(jìn)環(huán)境調(diào)節(jié)箱進(jìn)行吸濕調(diào)節(jié)以前 需要用多層防護(hù)涂層 如成為微粒的蠟 高溫Teflon帶 帶膠層鋁箔和室溫固化硫化混合物 對(duì)安裝在試件上的應(yīng)變計(jì)仔細(xì)地進(jìn)行防水涂護(hù) 8 7 7 數(shù)據(jù)采集設(shè)備 需要能記錄力 橫梁位移和應(yīng)變數(shù)據(jù)的設(shè)備 7 8 對(duì)中板 如果單個(gè)的試驗(yàn)件不帶應(yīng)變測(cè)量的儀器 應(yīng)使用帶儀器的對(duì)中板來(lái)調(diào)整支持夾具 對(duì)中板應(yīng)在材料 鋪層和幾何尺寸方面等同于試驗(yàn)件 應(yīng)是無(wú)損的 并應(yīng)如7 6條所述安裝測(cè)量?jī)x 器 8 Vijayaraju K Mangalgiri P D and Parida B K Hot Wet Compression Testing of Impact Damaged Composite Laminates Proceedings of the Ninth International Conference on Fracture ICF 9 Sydney Australia 1997 pp 909 916 7 8 取樣與試驗(yàn)件取樣與試驗(yàn)件 8 1 取樣 對(duì)每種條件至少試驗(yàn)5個(gè)試件 除非利用較少的試件可以得到有效的結(jié)果 如對(duì)于事 先計(jì)劃好的實(shí)驗(yàn)這種情況 對(duì)于有統(tǒng)計(jì)意義的數(shù)據(jù) 應(yīng)參考在操作規(guī)程E 122中所列出的步驟 應(yīng) 報(bào)告取樣的方法 8 2 幾何形狀 8 2 1 鋪層順序 為了對(duì)不同材料的壓縮剩余強(qiáng)度進(jìn)行比較篩選 標(biāo)準(zhǔn)試件厚度應(yīng)為4 0 6 0mm 0 16 0 24 in 目標(biāo)厚度為5 0mm 0 20 in 層壓板定義如下 8 2 1 1 單向帶 層壓板結(jié)構(gòu)由適當(dāng)數(shù)量的單向?qū)咏M成 使得固化后的總厚度盡可能接近 5 0mm 0 20 in 其鋪層順序則為 45 0 45 90 NS 其中N為整數(shù) 如果 最接近 的厚度小于 4 0mm 0 16 in 那么應(yīng)該采用N的后繼值即N 1 表1中提供了對(duì)不同的固化后單層名義厚度推薦 的鋪層 層壓板的鋪層應(yīng)這樣定義 使得0 纖維方向與長(zhǎng)度方向尺寸相一致 表1 對(duì)不同的固化后單層名義厚度 單向帶推薦的鋪層 固化后單層名義厚度 最小值 mm in 最大值 mm in 層數(shù)鋪層 0 085 0 0035 0 10 0 004 48 45 0 45 90 6S 0 10 0 004 0 13 0 005 40 45 0 45 90 5S 0 13 0 005 0 18 0 007 32 45 0 45 90 4S 0 18 0 007 0 25 0 010 24 45 0 45 90 3S 0 25 0 010 0 50 0 020 16 45 0 45 90 2S 0 50 0 020 0 75 0 030 8 45 0 45 90 S 8 2 1 2 機(jī)織物 層壓板結(jié)構(gòu)應(yīng)由適當(dāng)數(shù)量的織物層構(gòu)成 使固化后的總厚度盡可能最接近于 5 0mm 0 20 in 其鋪層順序則為 45 45 0 90 NS 其中N為整數(shù) 如果 最接近 的厚度小于 4 0mm 0 16 in 則采用N的后繼值N 1 記號(hào) 45 45 和 0 90 表示機(jī)織物單層 其經(jīng) 緯向纖維指 向所規(guī)定角度 含緞紋機(jī)織物的層壓板應(yīng)具有對(duì)稱的經(jīng)線表面 除非另有規(guī)定并在報(bào)告中注明 表 2中提供了對(duì)不同的固化后單層名義厚度推薦的鋪層 層壓板的鋪層應(yīng)這樣定義 使得0 纖維方向 與長(zhǎng)度方向尺寸相一致 表2 對(duì)不同的固化后單層名義厚度 機(jī)織物推薦的鋪層 固化后單層名義厚度 最小值 mm in 最大值 mm in 層數(shù)鋪層 0 085 0 0035 0 10 0 004 48 45 45 0 90 12S 0 10 0 004 0 13 0 005 40 45 45 0 90 10S 0 13 0 005 0 15 0 006 32 45 45 0 90 8S 0 15 0 006 0 18 0 007 28 45 45 0 90 7S 0 18 0 007 0 20 0 008 24 45 45 0 90 6S 0 20 0 008 0 25 0 010 20 45 45 0 90 5S 0 25 0 010 0 36 0 014 16 45 45 0 90 4S 0 36 0 014 0 50 0 020 12 45 45 0 90 3S 0 50 0 020 1 00 0 040 8 45 45 0 90 2S 1 00 0 040 1 50 0 060 4 45 45 0 90 S 8 2 1 3 可供選擇的鋪層順序 已經(jīng)采用本試驗(yàn)方法對(duì)其他鋪層制造的層壓板進(jìn)行了試驗(yàn) 并得 到了可接受的破壞模式 這種層壓板必須有多向纖維方位 對(duì)預(yù)浸帶層壓板纖維方位至少為3個(gè) 對(duì)織物層壓板至少2個(gè)鋪層方位 它們相對(duì)試驗(yàn)方向是對(duì)稱均衡的 由其他鋪層順序進(jìn)行的試驗(yàn)必 須指明所記錄的鋪層順序 并給出包括所有試驗(yàn)結(jié)果的報(bào)告 8 注7 通常應(yīng)選擇 45i 0i 45j 90k mS預(yù)浸帶或 45i 0j mS織物層壓板 使得在4個(gè)主方向上每個(gè)方向的纖維層不少 于5 已經(jīng)發(fā)現(xiàn) 這種設(shè)計(jì)得到可接受壓縮剩余強(qiáng)度破壞模式的概率最高 并且已經(jīng)產(chǎn)生了能夠用本試驗(yàn)方法和試 驗(yàn)方法D 7136 D7136M中描述的操作規(guī)程很好表征的壓痕 沖擊損傷 具有很少纖維 單層方位的層壓板能顯示復(fù)雜 的損傷幾何形狀 對(duì)其的表征要困難得多 8 2 2 試件構(gòu)型 圖11和12所示為板試件的幾何形狀 8 3 試件制備 指南D 5687 D 5687M提供了試件制備的推薦程序 并應(yīng)遵循實(shí)際可行的要求 8 3 1 板的制造 對(duì)纖維方位的控制是關(guān)鍵 纖維方位的偏差會(huì)降低所測(cè)量的性能 板必須要平 并具有均勻的厚度 以保證均勻加載 纖維方位變化無(wú)常也會(huì)增加變異系數(shù) 要在報(bào)告中給出板的 制造方法 在所有的表面 試件應(yīng)有均勻的橫截面 在試件長(zhǎng)度和寬度的任意方向 厚度方向的錐 度不應(yīng)大于0 08mm 0 003 in 按11 2 3條測(cè)量得到的厚度變異系數(shù)應(yīng)小于2 8 3 2 機(jī)加方法 對(duì)這樣的試件 試件的制備特別重要 當(dāng)用大板切割試件時(shí)要特別小心 以避 免切口 尺寸過(guò)小 表面粗糙或不平整 或是由于不適當(dāng)?shù)臋C(jī)加方法引起分層 要通過(guò)用水潤(rùn)滑的 精密鋸割 銑切或研磨來(lái)得到最后的尺寸 已經(jīng)發(fā)現(xiàn) 對(duì)很多材料體系用金剛砂刀具 和高壓水切 割 特別有效 邊緣應(yīng)平整 平行度應(yīng)在規(guī)定的容差內(nèi) 圖11和12中給出了機(jī)加的容差和表面光潔 度的要求 要記錄和報(bào)告試件切割方法 8 3 3 標(biāo)記 要對(duì)板試件做標(biāo)記 以便它們能被彼此區(qū)分和對(duì)原材料進(jìn)行跟蹤 同時(shí)既不會(huì)影響 試驗(yàn) 也不會(huì)受到標(biāo)記的影響 9 標(biāo)定標(biāo)定 9 1 應(yīng)該按照設(shè)備使用時(shí)所實(shí)行的標(biāo)定方法 對(duì)全部測(cè)量設(shè)備的精度進(jìn)行標(biāo)定并持有標(biāo)定證書 10 狀態(tài)調(diào)節(jié)狀態(tài)調(diào)節(jié) 10 1 標(biāo)準(zhǔn)的狀態(tài)調(diào)節(jié)方法 除非規(guī)定了其他的狀態(tài)調(diào)節(jié)方法作為實(shí)驗(yàn)的一部分 否則應(yīng)按試驗(yàn) 方法D 5229 D 5229M之中的方法C來(lái)調(diào)節(jié)試件的狀態(tài) 應(yīng)在標(biāo)準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)室環(huán)境 23 3 C 73 5 F 50 10 相對(duì)濕度 中保存試件和進(jìn)行試驗(yàn) 11 試驗(yàn)過(guò)程試驗(yàn)過(guò)程 11 1 試驗(yàn)之前規(guī)定的參數(shù) 11 1 1 試件取樣方法 試件形式和幾何形狀 以及浸潤(rùn)的伴隨件 如果需要 11 1 2 壓縮性能和想要的數(shù)據(jù)報(bào)告格式 注8 為了選擇適當(dāng)?shù)膬x器和數(shù)據(jù)記錄設(shè)備 在試驗(yàn)之前確定具體的材料性能 精度和數(shù)據(jù)報(bào)告要求 估計(jì) 試件的強(qiáng)度和應(yīng)變響應(yīng) 有助于選擇傳感器 設(shè)備標(biāo)定和確定設(shè)備的安裝 11 1 3 環(huán)境調(diào)節(jié)試驗(yàn)參數(shù) 11 1 4 把損傷引入試件的方法 靜壓痕或落錘沖擊 和相應(yīng)的參數(shù) 11 1 5 應(yīng)變計(jì)要求和相關(guān)的計(jì)算 11 1 6 如果要進(jìn)行 取樣方法 板試件幾何尺寸和用于確定密度和增強(qiáng)體含量的試驗(yàn)參數(shù) 11 2 通用程序 11 2 1 報(bào)告所有與本試驗(yàn)方法的差別 無(wú)論是有意的還是無(wú)意的 11 2 2 如果要報(bào)告比重 密度 增強(qiáng)體含量或空隙含量 則要從被試驗(yàn)的同一塊板取得所需試樣 可以借助于試驗(yàn)方法D 792來(lái)評(píng)定比重和密度 用試驗(yàn)方法D 3171的操作規(guī)程之一來(lái)評(píng)定組分中的 9 體積百分?jǐn)?shù) 11 2 3 在完成試件最后一道機(jī)加工序之后和進(jìn)行所有的試驗(yàn)以前 在損傷部位附近的兩個(gè)部位測(cè)量 試件寬度 w和長(zhǎng)度 l 在損傷部位附近4個(gè)位置測(cè)量試件厚度 并記錄4個(gè)測(cè)量值的平均值 所有 測(cè)量值的精確度應(yīng)在該尺寸的1 以內(nèi) 記錄尺寸到以毫米 英寸 為單位的3位有效數(shù)字 11 3 損傷引入 11 3 1 準(zhǔn)靜態(tài)壓痕 如果要通過(guò)準(zhǔn)靜態(tài)壓痕力對(duì)試件制造損傷 則按試驗(yàn)方法D 6264引入 11 3 2 落錘沖擊 如果要通過(guò)落錘沖擊對(duì)試件制造損傷 則按試驗(yàn)方法D 7136 D7136M引入 11 4 無(wú)損檢測(cè) 試驗(yàn)方法D 7136 D 7137M包含了對(duì)沖擊引入損傷試件進(jìn)行無(wú)損檢測(cè) NDI 的方 法 對(duì)按試驗(yàn)方法D 6264通過(guò)準(zhǔn)靜態(tài)壓痕引入損傷的試件 對(duì)損傷狀態(tài)的定義如下 11 4 1 對(duì)含損傷試件 要用無(wú)損檢測(cè) NDI 技術(shù)評(píng)定損傷的范圍 為檢測(cè)復(fù)合材料表面和內(nèi)部缺 陷 有各種NDI技術(shù) 目視檢測(cè)和液體滲透方法能用于辨別表面缺陷 而要檢測(cè)如裂紋 劈裂和分 層這樣的內(nèi)部缺陷 則需要更復(fù)雜的技術(shù) 這些技術(shù)包括超聲 射線圖像 熱像 聲發(fā)射 模態(tài)分 析 如帶儀器的敲擊試驗(yàn) 和渦流試驗(yàn) MIL HDBK 17 3F中的7 4 2節(jié)給出了對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的概述 MIL HDBK 728 1系列中覆蓋了這些方法的基本原理和方法 而對(duì)理論和數(shù)據(jù)解釋的更詳細(xì)的信息 可在下列文獻(xiàn)中找到 對(duì)熱像法見MIL HDBK 731A 對(duì)聲發(fā)射見MIL HDBK 732A 對(duì)射線圖像見 MIL HDBK 733A 對(duì)超聲見MIL HDBK 787A 要記錄NDI評(píng)定時(shí)用的方法 規(guī)范和參數(shù) 注9 試件的剩余強(qiáng)度依賴于當(dāng)前損傷的狀態(tài) 術(shù)語(yǔ) 損傷 意味著關(guān)于損傷的類型 范圍和位置 并且本 質(zhì)上是三維的 在MIL HDBK 17 3F中討論的NDI技術(shù) 對(duì)于不同的損傷形式 在三維方向檢測(cè)不同損傷形式的能 力等均有各自不同的應(yīng)用 在某些情況下 例如 當(dāng)存在多個(gè)分層和基體裂紋時(shí) 為適當(dāng)表征三維損傷狀態(tài)可能 需要聯(lián)合使用幾種NDI技術(shù) 11 4 2 按試驗(yàn)方法D 6264測(cè)量壓痕深度 11 4 3 用在7 1節(jié)中定義的適當(dāng)?shù)膬x器測(cè)量和記錄所檢測(cè)損傷的幾何尺寸 用圖13作為指南 確定 相對(duì)試件中心8個(gè)指示點(diǎn)的位置 同時(shí)確定損傷寬度 損傷長(zhǎng)度和最大損傷直徑 此外 也可以采 用自動(dòng)化算法來(lái)定義損傷范圍和用數(shù)字化的NDI數(shù)據(jù)來(lái)計(jì)算二維損傷面積 注10 測(cè)量的損傷寬度 長(zhǎng)度和直徑的尺寸容差取決于所用的NDI方法 11 4 4 對(duì)每個(gè)試件記錄觀察到的損傷模式和觀察到損傷模式的所在表面 損傷試件可能存在不止一 種損傷模式 圖14給出了常見的損傷模式 11 5 按要求對(duì)試件進(jìn)行環(huán)境調(diào)節(jié) 如果試驗(yàn)環(huán)境不同于正在調(diào)節(jié)的環(huán)境 則要將試件放置在調(diào)節(jié) 好的環(huán)境中直至試驗(yàn) 注11 與損傷引入以前進(jìn)行調(diào)節(jié)相比 調(diào)節(jié)以前引入損傷可能會(huì)產(chǎn)生不同的結(jié)果 例如在浸潤(rùn)以前引入損傷 可能會(huì)降低損傷阻抗 因?yàn)樵诮?rùn)以前板試件可能彎曲剛度更大一些 更可能通過(guò)形成損傷來(lái)吸收沖擊或壓痕能量 同樣 引入損傷以后再浸潤(rùn) 在損傷位置的區(qū)域會(huì)加速局部吸濕 11 6 試驗(yàn)速度 設(shè)置試驗(yàn)速度 使得在1 10 min 內(nèi)產(chǎn)生破壞 如果無(wú)法正確地估計(jì)材料的極限 強(qiáng)度 應(yīng)該用標(biāo)準(zhǔn)速度進(jìn)行探索 直至知道材料的極限強(qiáng)度和系統(tǒng)的柔度 并且能對(duì)試驗(yàn)速度進(jìn)行 調(diào)節(jié) 建議的標(biāo)準(zhǔn)橫梁位移速率是1 25 mm min 0 05 in min 11 7 試驗(yàn)環(huán)境 如果可能 要在狀態(tài)調(diào)節(jié)所用的同一液體曝露水平下對(duì)試件進(jìn)行試驗(yàn) 但是像 吸濕試件的高溫試驗(yàn)情況 對(duì)常見的試驗(yàn)機(jī)環(huán)境箱就提出了不現(xiàn)實(shí)的要求 在這種情況下 可能需 要對(duì)力學(xué)試驗(yàn)環(huán)境進(jìn)行修改 例如采用在不控制液體曝露水平的高溫下進(jìn)行試驗(yàn) 在將試件從環(huán)境 箱中取出后 試驗(yàn)應(yīng)在規(guī)定的時(shí)間范圍內(nèi) 通常為10 30 min 做到破壞 記錄對(duì)試驗(yàn)環(huán)境的任何 修改 10 11 8 試件 對(duì)中板的安裝 11 8 1 如果對(duì)某個(gè)試件沒有使用應(yīng)變測(cè)量?jī)x器 則應(yīng)在對(duì)相同試件的每個(gè)試樣進(jìn)行試驗(yàn)以前 采用 帶有儀器的對(duì)中板來(lái)代替試驗(yàn)件完成步驟11 8 2到11 12 11 8 2 檢查夾具與標(biāo)準(zhǔn)附圖的一致性 調(diào)節(jié)角板的位置 使得每個(gè)角板與試驗(yàn)件邊緣的間隙為 0 8 1 5 mm 0 03 0 06 in 對(duì)連接角板與底板的夾具螺栓施加扭矩約7 N m 60 in lbf 11 8 3 把試驗(yàn)件裝到壓縮剩余強(qiáng)度夾具上 使試件的機(jī)加端與夾具的上下兩半的端頭平齊 從而應(yīng) 使損傷部位處于夾具的中心 用連接到角板的側(cè)板和連接到底板的滑動(dòng)板來(lái)支持試件 通過(guò)調(diào)節(jié)側(cè) 板和滑動(dòng)板使試件對(duì)中 以保證試件垂直于夾具底板 用手?jǐn)Q緊側(cè)板和滑動(dòng)板的螺栓 來(lái)保證對(duì)試 件的側(cè)向支持 把頂板放到試件的頂部 用手?jǐn)Q緊頂板上滑動(dòng)板的螺栓 以確保對(duì)試件的支持 11 8 4 用塞尺檢查試件與側(cè)板 滑動(dòng)板之間的間隙 調(diào)節(jié)側(cè)板 滑動(dòng)板或必要時(shí)加墊片來(lái)保證間隙小 于0 05 mm 0 002 in 11 9 夾具在試驗(yàn)機(jī)上的安放 把夾具放在試驗(yàn)機(jī)的平臺(tái)之間 仔細(xì)調(diào)節(jié)夾具的垂直軸與試驗(yàn)方 向的對(duì)中 用7 3 2條所述的記號(hào)使夾具對(duì)中 11 10 應(yīng)變計(jì)準(zhǔn)備 把應(yīng)變計(jì)導(dǎo)線與數(shù)據(jù)采集裝置相連接 為確定有效的壓縮模量 必須在兩個(gè) 規(guī)定的應(yīng)變水平 通常為1000和3000 見13 2條 測(cè)量層壓板應(yīng)力 如果在任一應(yīng)變水平上試件 出現(xiàn)彎曲 則在試件相對(duì)表面上 在背靠背的應(yīng)變計(jì)上 測(cè)得的應(yīng)變會(huì)不相等 因?yàn)閺澢牧坎挥绊?應(yīng)變平均值 兩個(gè)背靠背的應(yīng)變計(jì)的平均值就是所要的應(yīng)變 彎曲的百分比必須小于10 11 11 預(yù)加載 如果需要 對(duì)試件 夾具組合施加450 N 100 lbf 的壓縮力 以保證所有的加載面互 相接觸 并與平臺(tái)對(duì)中 把壓縮載荷降低到150 N 35 lbf 對(duì)所有的儀器預(yù)調(diào)零和平衡 11 12 載荷對(duì)中 11 12 1 擰緊連接側(cè)板與滑動(dòng)板的夾具螺栓到約7 N m 60 in lbf 11 12 2 以規(guī)定的速率對(duì)試件施加壓縮力 同時(shí)記錄數(shù)據(jù) 直至達(dá)到預(yù)期破壞載荷的10 以相等 的卸載速率把壓縮載荷降低到150 N 35 lbf 以檢查應(yīng)變輸出以便對(duì)中 11 12 3 為判斷試件的彎曲 對(duì)記錄的應(yīng)變計(jì)數(shù)據(jù)進(jìn)行審查 試件相對(duì)表面上應(yīng)應(yīng)力 應(yīng)變或力 應(yīng)變 斜率的差表明了試件的彎曲 用公式1確定每個(gè)背靠背應(yīng)變計(jì)位置在施加最大力時(shí)的彎曲百分?jǐn)?shù) By 彎曲百分?jǐn)?shù) 1 100 21 21 式中 1一個(gè)面上應(yīng)變計(jì)的指示應(yīng)變 2背面應(yīng)變計(jì)的指示應(yīng)變 計(jì)算得到的彎曲百分?jǐn)?shù)的符號(hào)表明了出現(xiàn)彎曲的方向 對(duì)確定彎曲是由試驗(yàn)件 試驗(yàn)裝置或試驗(yàn)步 驟中對(duì)稱性誤差所引起 而不是試驗(yàn)與試驗(yàn)之間的隨機(jī)影響時(shí) 這個(gè)信息是很有用的 11 12 4 試件相對(duì)表面應(yīng)變讀數(shù)的快速發(fā)散 或彎曲百分?jǐn)?shù)的迅速增長(zhǎng)是壁板失穩(wěn)起點(diǎn)的指示 如 果發(fā)現(xiàn)應(yīng)變計(jì)數(shù)據(jù)出現(xiàn)其中任何一種情況 或施加最大力時(shí)的彎曲百分?jǐn)?shù)超過(guò)10 則要檢查夾具 試件和加載平臺(tái) 以找出可能引發(fā)試件彎曲的情況 如存在間隙 緊固件松動(dòng)或平臺(tái)不對(duì)中 松開 夾具螺栓 按需要來(lái)調(diào)節(jié)側(cè)板和滑動(dòng)板 如11 8條 以及平臺(tái) 如11 11條 以盡可能減小在規(guī)定低 壓縮力幅值時(shí)的彎曲 11 13 拆除對(duì)中板 試件安裝 如果對(duì)某個(gè)試件沒有使用應(yīng)變測(cè)量?jī)x器 則要從支持夾具上卸掉壓 11 縮力 使上平臺(tái)離開支持夾具足夠的距離 以便可以接近頂板 從數(shù)據(jù)采集裝置上拆除應(yīng)變計(jì)導(dǎo)線 松開連接側(cè)板和滑動(dòng)板的夾具螺栓 從支持夾具上卸掉對(duì)中板 按11 8 3條所述將試驗(yàn)件裝入支持 夾具 對(duì)試件按11 11條預(yù)加載 對(duì)連接側(cè)板與滑動(dòng)板的夾具螺栓施加扭矩約7 N m 60 in lbf 注12 在對(duì)相同試件的每個(gè)試樣進(jìn)行試驗(yàn)時(shí) 每次試驗(yàn)后不必對(duì)試驗(yàn)夾具再次對(duì)中 11 14 加載 按規(guī)定的速率對(duì)試件施加壓縮力 同時(shí)記錄數(shù)據(jù) 對(duì)試件加載直至達(dá)到最大值 并 且載荷掉落至距最大值大約30 時(shí) 除非特別想要試件破壞 否則終止試驗(yàn) 防止真實(shí)的破壞模式 被大范圍的畸變所遮蔽 以便提供更有代表性的破壞模式評(píng)定和防止損壞支持夾具 11 15 數(shù)據(jù)記錄 連續(xù)或以規(guī)定的間隔記錄力 橫梁位移和力 應(yīng)變 如果進(jìn)行測(cè)試 對(duì)本試驗(yàn)方 法 推薦的采樣速率為每秒2到3個(gè)數(shù)據(jù)記錄 每個(gè)試驗(yàn)的最少目標(biāo)數(shù)據(jù)點(diǎn)為100個(gè) 如果發(fā)現(xiàn)柔度 變化或?qū)拥某跏计茐?則記錄這些點(diǎn)的力 位移 如果有 應(yīng)變 和損傷模式 如果要對(duì)試件實(shí)施 破壞 則在盡可能接近破壞的瞬間記錄最大力 破壞力和橫梁位移 注13 在了解試驗(yàn)異常 夾緊或試件打滑問題時(shí)有用的其他有價(jià)值的數(shù)據(jù)包括力 應(yīng)變數(shù)據(jù) 側(cè)向彎曲百分 數(shù)和力 時(shí)間數(shù)據(jù) 11 16 破壞模式 記錄每個(gè)試件破壞的模式 區(qū)域和位置 應(yīng)使用表3中歸納的三位破壞模式描 述符 該符號(hào)的第一位描述破壞類型 第二位描述破壞區(qū)域 最后一位描述破壞位置 圖15給出了 常見可接受的破壞模式 表3中第一個(gè)字符列中所有的破壞模式都是可以接受的 但下列模式除外 端部壓塌 邊緣受約束的分層擴(kuò)展 此時(shí) 在最后破壞以前分層擴(kuò)展 附加的承載能力來(lái)自于邊緣 約束 或壁板屈曲 除非試件尺寸代表了具體的結(jié)構(gòu)應(yīng)用 邊緣約束的分層擴(kuò)展和壁板屈曲不能 用試驗(yàn)期間和試驗(yàn)后對(duì)試件的目視檢測(cè)確定 而必須通過(guò)對(duì)應(yīng)力 應(yīng)變或力 應(yīng)變曲線的檢測(cè)來(lái)確定 注14 對(duì)壁板失穩(wěn)和邊緣約束分層擴(kuò)展的目視檢測(cè) 像影像云紋這樣的技術(shù)會(huì)很有用 當(dāng)采用這樣的技術(shù)時(shí) 應(yīng)對(duì)試件兩側(cè)進(jìn)行監(jiān)控 注15 認(rèn)為應(yīng)變計(jì)的破壞 遠(yuǎn)離引入的損傷 是可接受的 但對(duì)引入的損傷 不可能提供試件剩余強(qiáng)度的真實(shí) 測(cè)量值 應(yīng)變計(jì)破壞可能表明壁板對(duì)引入的損傷不敏感 使得它在接近壁板無(wú)損強(qiáng)度的壓縮應(yīng)力下破壞 從而應(yīng)變 計(jì)的破壞可能表明在破壞處附近有未檢出的損傷或缺陷 使得測(cè)得的破壞應(yīng)力低于壁板的無(wú)損強(qiáng)度 以及對(duì)檢測(cè)出 損傷的破壞應(yīng)力 表3 三位破壞模式編碼 第一個(gè)字符第二個(gè)字符第三個(gè)字符 破壞類型編碼破壞區(qū)域編碼破壞部位編碼 斜角A端部 邊緣A底部B 端部開花B損傷處 穿過(guò)損傷D左側(cè)L 端部壓塌C 遠(yuǎn)離損傷 應(yīng)變計(jì) 處 G中間M 在最后破壞時(shí) 分層擴(kuò)展到邊緣 長(zhǎng)度 方向 D多處M右側(cè)R 穿透厚度H各種各樣V頂部T 壁板失穩(wěn)I未知U各種各樣V 扭曲帶K未知U 側(cè)向L 多模式M xyz 最后破壞以前 分層擴(kuò)展到邊緣 受邊 緣約束 R 長(zhǎng)度方向 劈裂S 在最后破壞時(shí) 分層擴(kuò)展到邊緣 寬度 方向 W 爆炸型X 其他O 12 12 驗(yàn)證驗(yàn)證 12 1 不應(yīng)計(jì)算在某個(gè)明顯缺陷處斷開試件的極限性能值 除非這樣的缺陷是要研究的一個(gè)變量 對(duì)其值不被計(jì)算的試件 應(yīng)重新進(jìn)行試驗(yàn) 12 2 在應(yīng)變計(jì)截面最后破壞以前有時(shí)會(huì)出現(xiàn)少量的端部壓塌 如果端部壓塌被止住 并且最后達(dá) 到了有效的應(yīng)變計(jì)截面破壞 則端部壓塌不一定就宣判試驗(yàn)無(wú)效 12 3 壁板開始失穩(wěn)或彎曲過(guò)度使試驗(yàn)無(wú)效 對(duì)認(rèn)為有效的試驗(yàn)結(jié)果 彎曲百分?jǐn)?shù)應(yīng)小于按公式1確 定的10 確定有效弦模量計(jì)算用應(yīng)變范圍 見13 2條 中點(diǎn)處的彎曲百分?jǐn)?shù) 對(duì)認(rèn)為有效的強(qiáng)度和破 壞應(yīng)變數(shù)據(jù)的破壞應(yīng)變 也應(yīng)滿足同樣的要求 如果可能 應(yīng)記錄彎曲百分?jǐn)?shù) 平均應(yīng)變圖 以便 于確定破壞模式 12 4 在試樣母體的破壞模式中有相當(dāng)大的部分出現(xiàn)在遠(yuǎn)離損傷部位處 應(yīng)是重新考察把力引入材 料方式的原因 考慮的因素包括夾具對(duì)中 側(cè)板 滑動(dòng)板與試件之間的間隙 滑動(dòng)板緊固件扭矩 試件厚度斜錐和試件端部機(jī)加不平整 13 計(jì)算計(jì)算 13 1 極限強(qiáng)度 用公式2計(jì)算極限壓縮剩余強(qiáng)度和報(bào)告結(jié)果到3位有效數(shù)字 FCAI Pmax A 2 式中 FCAI極限壓縮強(qiáng)度 MPa psi Pmax破壞前的最大力 N lbf A橫截面 hw mm2 in 2 13 2 有效模量 用公式3計(jì)算有效壓縮模量和報(bào)告結(jié)果到3位有效數(shù)字 應(yīng)把對(duì)所有4個(gè)應(yīng)變計(jì)的 平均應(yīng)變?cè)?000和3000 時(shí)施加的力作為基礎(chǔ) 2 APPE 1000300010003000 CAI 式中 ECAI有效壓縮模量 MPa psi P3000對(duì)應(yīng) 3000時(shí)施加的力 N lbf P1000對(duì)應(yīng) 1000時(shí)施加的力 N lbf 3000最接近3000 時(shí)記錄的應(yīng)變值 1000最接近1000 時(shí)記錄的應(yīng)變值 13 3 統(tǒng)計(jì) 對(duì)每個(gè)系列試驗(yàn)的壓痕深度d 計(jì)算平均值 標(biāo)準(zhǔn)差和偏差系數(shù) 百分?jǐn)?shù) 如果沖 擊裝置能夠檢測(cè)接觸力和沖擊頭的速度 則還要對(duì)每個(gè)系列試驗(yàn)的沖擊速度 沖擊能量 F1 Fmax E1 Emax和tT進(jìn)行這樣的計(jì)算 6 nxx n i i 1 7 1 1 22 1 nxnxS n i n i 13 CV 100 Sn 1 8 x 式中 樣本均值 平均值 x Sn 1樣本標(biāo)準(zhǔn)差 CV樣本偏差系數(shù) n試件數(shù) xi測(cè)量的或?qū)С龅男阅?14 報(bào)告報(bào)告 14 1 報(bào)告要盡最大可能給出下列信息或含有這些信息的參考文獻(xiàn) 對(duì)超出特定試驗(yàn)室范圍的事項(xiàng) 如關(guān)于材料的詳細(xì)情況或板加工參數(shù) 給出有關(guān)報(bào)告則是委托方的責(zé)任 注16 指南E 1309 E 1434和E 1471含有有關(guān)對(duì)復(fù)合材料和復(fù)合材料力學(xué)試驗(yàn)推薦需要報(bào)告的數(shù)據(jù) 14 1 1 本試驗(yàn)方法的新版本級(jí)別及發(fā)布日期 14 1 2 試驗(yàn)人員姓名 14 1 3 任何與本試驗(yàn)方法不同之處 試驗(yàn)期間所發(fā)現(xiàn)的異常情況 以及試驗(yàn)期間所出現(xiàn)的設(shè)備問題 14 1 4 所有試驗(yàn)板試件材料組分的識(shí)別信息 對(duì)每件都包括材料規(guī)范 材料類型 制造廠家的材料 牌號(hào) 制造廠家的批號(hào)或爐號(hào) 來(lái)源 如果不是由制造廠家提供 檢驗(yàn)日期 有效期限 單絲直徑 纖維束或紗支數(shù)與捻度 上膠 成型或機(jī)織 纖維面積重量 基體類型 基體含量以及揮發(fā)物含量 14 1 5 準(zhǔn)備層壓板母體制造步驟的描述 包括制造開始時(shí)間 制造結(jié)束時(shí)間 工藝規(guī)范 固化循環(huán) 壓實(shí)方法及對(duì)所用設(shè)備的描述 14 1 6 相對(duì)縱向 長(zhǎng)度方向 尺寸層壓板中層的方位與鋪層順序 14 1 7 如果要求 則報(bào)告密度 增強(qiáng)體體積含量和空隙含量試驗(yàn)方法 試件取樣方法和幾何尺寸 試驗(yàn)參數(shù)和試驗(yàn)結(jié)果 14 1 8 準(zhǔn)備試驗(yàn)件的方法 包括對(duì)試件的標(biāo)記圖和方法 試件幾何尺寸 取樣方法和試件切割方法 14 1 9 所有測(cè)量?jī)x器與試驗(yàn)設(shè)備的標(biāo)定日期和方法 14 1 10 試驗(yàn)機(jī)型號(hào)和對(duì)中結(jié)果 數(shù)據(jù)采集采樣速率和設(shè)備型號(hào) 14 1 11 每個(gè)試件測(cè)量得到的長(zhǎng)度 寬度和厚度 如果適當(dāng) 在損傷和環(huán)境狀態(tài)調(diào)節(jié)前后 14 1 12 試件的重量 14 1 13 狀態(tài)調(diào)節(jié)參數(shù) 結(jié)果和順序 在損傷引入以前進(jìn)行狀態(tài)調(diào)節(jié) 或反之 14 1 14 試驗(yàn)室的相對(duì)濕度與溫度 14 1 15 試驗(yàn)機(jī)環(huán)境箱 如果使用 的環(huán)境和浸潤(rùn)時(shí)間 14 1 16 試驗(yàn)的試件數(shù) 14 1 17 損傷引入的方法 靜壓痕或落錘沖擊 14 1 18 對(duì)通過(guò)靜壓痕引入損傷的試件 按試驗(yàn)方法D 6264所有適用的參數(shù) 以及無(wú)損評(píng)定試驗(yàn)的 結(jié)果 包括方法 規(guī)范 檢測(cè)參數(shù)和操作人員 損傷幾何尺寸 包括8個(gè)規(guī)定測(cè)量點(diǎn)的位置 損傷 14 寬度 損傷長(zhǎng)度 壓痕深度和損傷最大直徑 和每個(gè)試件觀察到的損傷模式 14 1 19 對(duì)通過(guò)落錘沖擊引入損傷的試件 按試驗(yàn)方法D 713 7136M所有適用的參數(shù) 14 1 20 支持夾具對(duì)中的方法 單個(gè)試件用的儀器 或使用對(duì)中板 14 1 21 壓縮剩余強(qiáng)度試驗(yàn)速度 14 1 22 單個(gè)極限壓縮剩余強(qiáng)度和母體的平均值 標(biāo)準(zhǔn)差與變異系數(shù) 14 1 23 如果進(jìn)行了試件的應(yīng)變測(cè)量 單個(gè)有效