(高清版)GBT 39484-2020 纖維增強(qiáng)塑料復(fù)合材料 用校準(zhǔn)端載荷分裂試驗(yàn)（C-ELS）和有效裂紋長度法測定單向增強(qiáng)材料的Ⅱ型斷裂韌性

GB/T39484—2020/ISO15114:2014纖維增強(qiáng)塑料復(fù)合材料用校準(zhǔn)端載荷分裂試驗(yàn)(C-ELS)和有效裂紋長度法單向增強(qiáng)材料的Ⅱ型斷裂韌性國家市場監(jiān)督管理總局國家標(biāo)準(zhǔn)化管理委員會(huì)IGB/T39484—2020/IS本標(biāo)準(zhǔn)使用翻譯法等同采用ISO15114:2014《纖維增強(qiáng)塑料復(fù)合材料用校準(zhǔn)端載荷分裂試驗(yàn)——GB/T2918—2018塑料試樣狀態(tài)調(diào)節(jié)和試驗(yàn)的標(biāo)準(zhǔn)環(huán)境(ISO291:2008,MOD); GB/T17200—2008橡膠塑料拉力、壓力和彎曲試驗(yàn)機(jī)(恒速驅(qū)動(dòng))技術(shù)規(guī)范(ISO5893: -GB/T28891—2012纖維增強(qiáng)塑料復(fù)合材料單向增強(qiáng)材料I型層間斷裂韌性Gnc的測定1纖維增強(qiáng)塑料復(fù)合材料用校準(zhǔn)端載荷ISO291塑料試樣狀態(tài)調(diào)節(jié)和試驗(yàn)的標(biāo)準(zhǔn)環(huán)境(Plastics—StandardatmospheresforconditioningISO5893橡膠和塑料試驗(yàn)設(shè)備拉伸、彎曲和壓縮型(恒速驅(qū)動(dòng))規(guī)范[Rubberandplasticstestequipment—Tensile,flexuralandcompressiontypes(constantrateoftraverse)—SpecifiISO15024纖維增強(qiáng)塑料復(fù)合材料單向增強(qiáng)材料I型層間斷裂韌性Gc的測定(Fibrereinforcedplasticcomposites—DeterminationofmodeIinterlaminarfracturetoughnessGcforunidi-rectionallyreinforcedma交線)至試樣邊緣上分層尖端的距離(見圖1);Csx——試樣初始柔度增加5%;2GB/T39484—2020/ISl?——加載塊的銷孔中心至與其粘接的試樣懸臂梁中面的距離(見圖5),若銷孔位于加載塊的中l(wèi)?——加載塊長度(見圖5);L——加載線與夾具間試樣的自由長度(見圖1);VIS——在試樣的邊緣上通過目測可識(shí)別的分層擴(kuò)展起始點(diǎn)(見圖7);5%——斜率為Csx的直線與載荷-位移曲線的交點(diǎn)。其載荷相對(duì)誤差不應(yīng)超過士1%(載荷應(yīng)控制在100N~1000N)。試驗(yàn)機(jī)應(yīng)配備能將載荷傳遞到嵌入原理如圖1所示。在循環(huán)對(duì)比試驗(yàn)(見第9章)中的兩種試驗(yàn)夾具如圖2所示。3圖2兩種ELS試驗(yàn)夾具6試樣試樣的長度不小于嵌入物的有效長度a。加上110mm,即l≥(a。+110)mm,推薦的嵌入a?>50mm。推薦的試樣寬度和長度分別為20mm和190mm。對(duì)于纖維體積含量為60%的碳纖維的厚度(2h)為5mm。試樣的自由長度L一般為100mm。入薄膜一側(cè)的末端粘接加載塊的試樣用于夾具校準(zhǔn)，見圖3a)。在嵌入薄c)在嵌入薄膜末端處，沿著試樣邊緣每間隔2.0mm或2.5mm做標(biāo)記(見圖4),延伸至a等于90mm、100mm和110mm處畫5測量并記錄每個(gè)試樣的長度l,精確至毫寬度b,精確至0.02mm。沿試樣中心線測量上述3點(diǎn)的厚度2h,精確至0.027試驗(yàn)步驟強(qiáng)塑料試樣推薦加載的最大載荷為250N,玻璃纖維增強(qiáng)塑料試樣推薦加載的最大載荷為6GB/T39484—2020/ISc)停止加載，以低于10mm/min的恒用該試樣進(jìn)行斷裂試驗(yàn)[見圖3b]]。b)確定初始自由長度L,L=a?！?4/3),并在L值處夾緊試樣；7a)確定自由長度L,使其滿足(ap/L)>0.55,在L值處夾緊試樣；用于分析的數(shù)據(jù)包括分層長度a,以及相對(duì)應(yīng)的載荷P和位移8。從載荷-位移曲線圖以及由分層初始點(diǎn)是通過5%/MAX點(diǎn)定義，即初始柔度增加5%的點(diǎn)或最大載荷點(diǎn)處。對(duì)于5%值，畫一條8說明：a)對(duì)每次加載的數(shù)據(jù)進(jìn)行線性回歸(去除初始的非線性段),并由此推導(dǎo)出不同自由長度L的柔度C;c)從擬合曲線中得到回歸線的斜率以及在L軸的截距；9s通過裂紋的初始值和擴(kuò)展值獲得Gnc的值，繪制阻抗曲線(R曲線)。三種數(shù)據(jù)分析的方法分別為：方法1,試驗(yàn)柔度法(ECM);方法2,簡單梁理論(SBT);方法3,有效裂紋長度的修正梁理論(CBTE)。方法1和方法2的數(shù)據(jù)分析均需要用到裂紋長度的測試值，方法3的數(shù)據(jù)分析與裂紋長度無關(guān)。方法2和方法3的數(shù)據(jù)分析均需要用到試樣的彎曲模量，彎曲模量通過三點(diǎn)彎曲或從夾具校準(zhǔn)過P——載荷；a——裂紋長度。公式中C。和m為常數(shù)。將C(裂紋擴(kuò)展點(diǎn)對(duì)應(yīng)的柔度8.3.2方法2:簡單梁理論(SBT)圖1所示的ELS試樣的柔度C按公式(5)計(jì)算：δ——加載線的位移；h——試樣厚度值的一半；E?——試樣的彎曲彈性模量。將公式(5)對(duì)分層長度進(jìn)行微分并代入公式(2)中得到公式(6):采用SBT方法確定每一點(diǎn)的Gic值，并繪制R曲線。8.3.3方法3:有效裂紋長度的修正梁理論(CBTE)根據(jù)有效裂紋長度的修正梁理論，考慮對(duì)梁根部撓度、在裂紋端部或夾緊點(diǎn)的旋轉(zhuǎn)和復(fù)合材料梁橫向剪切效應(yīng)的修正，ELS試樣的柔度可表示為公式(7),對(duì)公式(7)進(jìn)行推導(dǎo)得到公式(8)。a。——有效裂紋長度；將公式(8)代入到公式(6)中得到公式(9):采用CBTE法得到每一點(diǎn)的Gnc值，并繪制R-曲線。E?值從夾具校準(zhǔn)數(shù)據(jù)的斜率(即C1/3-L的線性回歸曲線的斜率)中推導(dǎo)出，按公式(10)計(jì)算：在以上數(shù)據(jù)分析中，Gnc值的計(jì)算不包括大位移和加載塊修正系數(shù)的影響。循環(huán)對(duì)比試驗(yàn)表明，這些修正系數(shù)的影響較小，因此為了簡化，本標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)據(jù)分析不包含這些內(nèi)容。修正系數(shù)的影響參見附錄A。9精度表1給出了4個(gè)實(shí)驗(yàn)室循環(huán)對(duì)比試驗(yàn)的數(shù)據(jù)。試樣為碳纖維增強(qiáng)環(huán)氧樹脂復(fù)合材料，每個(gè)實(shí)驗(yàn)室測試5個(gè)試樣。G?c(ECM)(方法1)Gic(SBT)(方法2)Gnc(CBTE)(方法3)偏離初始柔度5%,PROP為記錄的擴(kuò)展值的平均值。4個(gè)實(shí)驗(yàn)室測得的平均h)采用的預(yù)制裂紋的類型(如I型或Ⅱ型);j)通過三點(diǎn)彎曲試驗(yàn)或夾具的校準(zhǔn)試驗(yàn)得到的彎k)如果采用方法1進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，C-a3曲線的斜率m以及線性擬合的相關(guān)系數(shù)r2;m)每個(gè)試樣Gnc值(Csx初始值和擴(kuò)展值)的表格以及的Gmc(Csx初始值和擴(kuò)展值)與分層長度的曲線(R曲線);型)以及最后10個(gè)擴(kuò)展值(PROP)或最后50%的擴(kuò)展值的均值和標(biāo)準(zhǔn)差；0?按公式(A.3)計(jì)算：[1]DAVIESP.,BLACKMANB.Rchanicstestingmethodsfor[2]HASHEMIS.,KINLOCHA.J.,WILLIAMSJ.G.Theanalysisofinterlaminarniaxialfibre-polymercomposites.Proc.R.Soc.Lond.1990,A427pp.173-199[3]BLACKMANB.R.K.,BRUNNERA.J.,WILLIAMSJ.G.ModeIⅡfracturetestingofposites:anewlookatanoldproblem.EmodesI&Ⅱ.J.Compos.Mater.1987,21[Aprial]pp.330-347plasticspriortoadhesivebonding[6]ISO14125Fiber-reinforcedplasticcomposites—Determi