聚合物基復(fù)合材料層壓板開(kāi)孔壓縮強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)方法（D 6484）

1、.ASTM 標(biāo)準(zhǔn)：D6484/D6484M04聚合物基復(fù)合材料層壓板開(kāi)孔壓縮強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)方法本試驗(yàn)方法由ASTM的復(fù)合材料委員會(huì)D30審定，并由單層和層壓板試驗(yàn)方法專業(yè)委員會(huì)D30.05直接負(fù)責(zé)。當(dāng)前版本于2004年3月1日批準(zhǔn)，2004年4月出版。最初出版于1999年批準(zhǔn)，上一版本以D 6484/D6484M99編號(hào)于1999年批準(zhǔn)。Standard Test Method for Open-Hole Compressive Strength of Polymer Matrix Composite Laminates本標(biāo)準(zhǔn)以固定標(biāo)準(zhǔn)號(hào)D 6484/6484M-04發(fā)布；標(biāo)準(zhǔn)號(hào)后面的數(shù)字表示最

2、初采用的或最近版本的年號(hào)。帶括號(hào)的數(shù)據(jù)表明最近批準(zhǔn)的年號(hào)。上標(biāo)（e）表明自最近版本或批準(zhǔn)以后進(jìn)行了版本修改。1 范圍1.1 本試驗(yàn)方法用于確定高模量纖維增強(qiáng)的聚合物基復(fù)合材料多向?qū)訅喊宓拈_(kāi)孔壓縮強(qiáng)度。復(fù)合材料形式限于連續(xù)纖維或不連續(xù)纖維增強(qiáng)（單向帶或織物，或二者兼而有之）的復(fù)合材料，層壓板相對(duì)于試驗(yàn)方向是對(duì)稱均衡的?？梢越邮艿脑囼?yàn)層壓板和厚度范圍在8.2.1節(jié)描述。1.2 以國(guó)際單位（SI）或英制單位（inchpound）給出的數(shù)值可以單獨(dú)作為標(biāo)準(zhǔn)。正文中，英制單位在括號(hào)內(nèi)給出。每一種單位制之間的數(shù)值并不嚴(yán)格等值，因此，每一種單位制都必須單獨(dú)使用。由兩種單位制組合的數(shù)據(jù)可能導(dǎo)致與本標(biāo)準(zhǔn)的不一致

3、。1.3 本標(biāo)準(zhǔn)并未打算提及，如果存在的話，與使用有關(guān)的所有安全性問(wèn)題。在使用本標(biāo)準(zhǔn)之前，本標(biāo)準(zhǔn)的用戶有責(zé)任建立合適的安全與健康的操作方法，以及確定規(guī)章制度的適用性。2. 引用標(biāo)準(zhǔn)2.1 ASTM標(biāo)準(zhǔn)有關(guān)的ASTM標(biāo)準(zhǔn)請(qǐng)?jiān)L問(wèn)ASTM網(wǎng)站，或者與ASTM客戶服務(wù)聯(lián)系。ASTM標(biāo)準(zhǔn)年鑒的卷標(biāo)信息，參看ASTM網(wǎng)站標(biāo)準(zhǔn)文件摘要頁(yè)。D 792置換法測(cè)量塑料密度和比重（相對(duì)密度）試驗(yàn)方法Test Methods for Density and Specific Gravity (Relative Density) of Plastics by Displaceme

4、ntD 883 與塑料有關(guān)的術(shù)語(yǔ)；Terminology Relating to PlasticsD 2584彎曲增強(qiáng)樹(shù)脂燃燒質(zhì)量損失試驗(yàn)方法Test Method for Ignition Loss of Cured Reinforced ResinsD 2734增強(qiáng)塑料空隙含量試驗(yàn)方法D 3039/D 3039M聚合物基復(fù)合材料拉伸性能試驗(yàn)方法Test Method for Tensile Properties of Polymer Matrix Composite MaterialsD 3171復(fù)合材料組分含量測(cè)試方法Test Method for Constituent Content

5、 of Composite MaterialsD 3878復(fù)合材料術(shù)語(yǔ)Terminology of Composite MaterialsD 5229/D 5229M聚合物基復(fù)合材料吸濕性能及平衡狀態(tài)調(diào)節(jié)試驗(yàn)方法Test Method for Moisture Absorption Properties and Equilibrium Conditioning of Polymer Matrix Composite MaterialsD 5687/D 5687M試件制備時(shí)按照工藝指南進(jìn)行平復(fù)合材料板的制備指南Guide for Preparation of Flat Composite Pan

6、els With Processing Guidelines for Specimen PreparationE 4 試驗(yàn)機(jī)力標(biāo)定操作規(guī)程；Practices for Force Verification of Testing MachinesE 6 與力學(xué)試驗(yàn)方法有關(guān)的術(shù)語(yǔ)；Terminology Relating to Methods of Mechanical TestingE 83 引伸計(jì)分類及標(biāo)定的操作規(guī)程；Practice for Verification and Classification of ExtensometersE 122 選擇樣本尺寸用以估計(jì)批次或工藝質(zhì)量測(cè)量的操作

7、規(guī)程；Practice for Choice of Sample Size to Estimate a Measure of Quality for a Lot or ProcessE 177 ASTM試驗(yàn)方法中各項(xiàng)精度和偏差的使用的操作規(guī)程；Practice for Use of the Terms Precision and Bias in ASTM Test MethodsE 456 與質(zhì)量和統(tǒng)計(jì)有關(guān)的術(shù)語(yǔ)；Terminology Relating to Quality and StatisticsE 691 由實(shí)驗(yàn)室的結(jié)果確定一種試驗(yàn)方法的精度的操作規(guī)程；Practice for Co

8、nducting an Interlaboratory Study to Determine the Precision of a Test MethodE 1309數(shù)據(jù)庫(kù)中纖維增強(qiáng)聚合物基復(fù)合材料的標(biāo)識(shí)指南Guide for the Identification of Fiber-Reinforced Polymer Matrix Composite Materials in DatabasesE 1434數(shù)據(jù)庫(kù)中纖維增強(qiáng)聚合物基復(fù)合材料的力學(xué)性能試驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄指南Guide for Recording Mechanical Test Data of Fiber-Reinforced Comp

9、osite Materials in DatabasesE 1471計(jì)算機(jī)材料性能數(shù)據(jù)庫(kù)中纖維、填料及蜂窩芯材料的標(biāo)識(shí)指南Guide for the Identification of Fibers, Fillers, and Core Materials in Computerized Material Property Databases3. 術(shù)語(yǔ) 3.1 術(shù)語(yǔ)D 3878定義了與高模量纖維及其復(fù)合材料有關(guān)的術(shù)語(yǔ)。術(shù)語(yǔ)D 883定義了與塑料有關(guān)的術(shù)語(yǔ)。術(shù)語(yǔ)E 6定義了與力學(xué)試驗(yàn)有關(guān)的術(shù)語(yǔ)。術(shù)語(yǔ)E 456和E 177定義了與統(tǒng)計(jì)有關(guān)的術(shù)語(yǔ)。當(dāng)各個(gè)標(biāo)準(zhǔn)定義的術(shù)語(yǔ)之間發(fā)生矛盾時(shí)，術(shù)語(yǔ)D 3878

10、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：注1如果術(shù)語(yǔ)表示一個(gè)物理量，它的分析量綱以基本量綱的形式緊跟在該術(shù)語(yǔ)（或文字符號(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)：質(zhì)量為M，長(zhǎng)度為L(zhǎng)，時(shí)間為T，熱力學(xué)溫度為，無(wú)量綱量為nd。由于不帶方括號(hào)時(shí)以上這些符號(hào)可能有其他的定義，因此這些符號(hào)在帶方括號(hào)時(shí)的使用僅限于分析量綱。3.2.1 名義值僅存在于名稱中的值，出于便于表示的目的，指定了一個(gè)可測(cè)量的性能。公差可能被作為一個(gè)名義值，用于為性能確定一個(gè)可接受的范圍。3.2.2 主材料坐標(biāo)系軸線與材料內(nèi)部對(duì)稱平面垂直的坐標(biāo)系。3.2.3 討論通常的用法，至少對(duì)于笛卡爾坐標(biāo)軸（123，

11、xyz等），坐標(biāo)系的軸一般要與對(duì)稱平面的法線方向一致，以使法線方向（對(duì)于彈性性能，剛度最大的軸）的最大性能值位于1軸或x軸，最低值（如果可能）位于3軸或z軸。各向異性材料因?yàn)闆](méi)有總體對(duì)稱性，所以不存在材料主坐標(biāo)系，而對(duì)于各向同性材料，任何一個(gè)坐標(biāo)系都是材料的主坐標(biāo)系。在層壓復(fù)合材料中，材料主坐標(biāo)系只對(duì)應(yīng)于單獨(dú)的正交異性單層。對(duì)于層壓復(fù)合材料，相關(guān)的術(shù)語(yǔ)是“參考坐標(biāo)系”。3.2.4 參考坐標(biāo)系用于定義鋪層方向的層壓復(fù)合材料的坐標(biāo)系。參考坐標(biāo)系的其中一個(gè)軸（一般是笛卡爾坐標(biāo)系的x軸）指定為參考軸并規(guī)定其正方向，在層壓板的每一個(gè)單層中引入一個(gè)主軸，用以定義該層的鋪層方向。3.2.5 特殊正交各向異性

12、對(duì)主材料坐標(biāo)系中觀察到的一種正交各向異性材料的一種描述。在層壓復(fù)合材料中，從參考坐標(biāo)系中觀察到的特殊正交各向異性層壓板是0i/90jns族的對(duì)稱均衡的層壓板，即應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系的彎曲耦合項(xiàng)為0。3.3 符號(hào) A試件的橫截面積 CV某一給定性能樣本的離散系數(shù)統(tǒng)計(jì)量（以百分?jǐn)?shù)表示） Bz側(cè)向彎曲百分比 D孔直徑 h試件厚度 n每個(gè)樣本母體的試件數(shù)量 N層壓板的鋪層數(shù) FxOHCu試驗(yàn)方向的極限開(kāi)孔（缺口）拉伸強(qiáng)度 Pmax試件破壞前承受的最大載荷r95%的重復(fù)性置信度限制值，等于2.8倍重復(fù)性標(biāo)準(zhǔn)差R95%的再現(xiàn)性置信度限制值，等于2.8倍再現(xiàn)性標(biāo)準(zhǔn)差 sn1某一給定性能樣本母體的標(biāo)準(zhǔn)差統(tǒng)計(jì)量. S

13、r重復(fù)性標(biāo)準(zhǔn)差（試驗(yàn)室內(nèi)部精度），按照E 691計(jì)算。 SR再現(xiàn)性標(biāo)準(zhǔn)差（試驗(yàn)室之間精度），按照E 691計(jì)算w試件寬度 xi給定性能在一個(gè)樣本中單個(gè)試樣的試驗(yàn)結(jié)果。給定性能在一個(gè)樣本中的均值或平均值（估計(jì)平均值）。4 試驗(yàn)方法概述4.1 含有一個(gè)中心孔的對(duì)稱均衡層壓板進(jìn)行單軸壓縮試驗(yàn)，可以選擇側(cè)邊安裝的引伸計(jì)位移傳感器。破壞強(qiáng)度的計(jì)算基于毛面積，而忽略孔的存在。雖然孔導(dǎo)致了應(yīng)力集中并減少了凈面積，但是，基于毛面積應(yīng)力而建立的缺口設(shè)計(jì)許用強(qiáng)度則是航天界通常的實(shí)施方法，以便考慮各種形式的應(yīng)力集中（緊固件孔、自由邊、裂紋、損傷等），而無(wú)須在應(yīng)力分析中明確模擬。4.2 采用多螺栓連接的支持夾具對(duì)試件

14、表面進(jìn)行支持。提供了兩種可以接受的方法。方法A中，試件/夾具組合件通過(guò)液壓楔形夾頭夾緊，載荷以剪切的形式傳遞到支持夾具上，然后再以剪切形式傳遞到試件上。方法B中，試件/夾具組合件放置在兩個(gè)平臺(tái)之間，使試件和夾具端部承載，最初傳遞到支持夾具上的一部分力以剪切形式傳遞到試件上。4.3 極限開(kāi)孔壓縮強(qiáng)度唯一可接受的破壞模式是通過(guò)試件上孔的截面。5 意義和用途5.1 制定本試驗(yàn)方法是為了得到用于材料規(guī)范、研究與開(kāi)發(fā)、及質(zhì)量保證的含缺口壓縮強(qiáng)度數(shù)據(jù)。影響含缺口壓縮強(qiáng)度并應(yīng)該在報(bào)告中給出的因素包括：材料、材料制備方法、鋪貼精度、層壓板鋪層順序和總厚度、試件幾何形狀、試件制備（特別是孔）、試件狀態(tài)調(diào)節(jié)、試驗(yàn)

15、環(huán)境、試驗(yàn)速度、孔隙含量和增強(qiáng)體的體積百分比。本試驗(yàn)方法可以得到的性能包括開(kāi)孔（缺口）壓縮強(qiáng)度（OHC）。6 干擾因素6.1 孔的制備由于孔的存在，并且不必要測(cè)量材料的響應(yīng)，因此，本試驗(yàn)方法得到的結(jié)果對(duì)無(wú)缺口拉伸性能試驗(yàn)所關(guān)心的參數(shù)相對(duì)不敏感。然而，因?yàn)槿笨诳刂茝?qiáng)度，不損傷層壓板的孔的制備方法對(duì)于得到有效的結(jié)果是很重要的?？字苽渌鸬膿p傷將影響強(qiáng)度結(jié)果。某些類型的損傷，例如縱向劈裂和分層，可能緩解由于孔導(dǎo)致的應(yīng)力集中，從而增加了試件的承載能力和強(qiáng)度計(jì)算值。6.2 幾何尺寸試件的寬度-直徑比將對(duì)結(jié)果產(chǎn)生影響，該比值應(yīng)當(dāng)保持為6，除非試驗(yàn)是為了研究該比值的影響。試驗(yàn)結(jié)果也受孔徑-厚度比的影響，優(yōu)

16、先選用的比值為1.5-3.0，除非試驗(yàn)是為了研究該比值的影響。試件的未夾持段長(zhǎng)度-寬度比也將對(duì)結(jié)果產(chǎn)生影響，該比值應(yīng)當(dāng)保持為2.7，除非試驗(yàn)是為了研究該比值的影響。6.3 支持夾具受通過(guò)試驗(yàn)夾具對(duì)試件的側(cè)向壓力的大小將對(duì)結(jié)果產(chǎn)生影響。側(cè)向壓力變化的來(lái)源包括夾具的螺栓擰緊力矩、液壓夾持壓力和夾具墊片的選擇，應(yīng)該按照“試驗(yàn)步驟”和“報(bào)告”節(jié)的要求對(duì)這些因素加以控制和記錄。支持夾具限制了遠(yuǎn)離缺口處的面外變形，并減輕了由于摩擦影響而產(chǎn)生的試件上的載荷，因而可以抑制分層損傷的擴(kuò)展。這將得到非保守的數(shù)據(jù)。6.4 材料的正交各向異性層壓板的正交各向異性程度強(qiáng)烈地影響破壞模式和OHC強(qiáng)度的測(cè)量值。只記錄有效的

17、OHC強(qiáng)度，此時(shí)觀察到的破壞模式應(yīng)與11.4節(jié)所規(guī)定的合適模式相符合。6.5 厚度的比例放大對(duì)于具有相同層壓板取向的厚復(fù)合材料結(jié)構(gòu)，不一定具有與薄結(jié)構(gòu)相同的破壞強(qiáng)度（即強(qiáng)度并不總是按厚度的比例而線性放大）。因此，采用本試驗(yàn)方法得到的數(shù)據(jù)不能直接轉(zhuǎn)換為等效的厚結(jié)構(gòu)的性能。6.6 加載類型液壓夾持加載的試件與端部加載的試件進(jìn)行比較時(shí)，可以觀察到載荷-橫梁位移響應(yīng)與載荷-引伸計(jì)應(yīng)變響應(yīng)之間的差別。液壓夾持加載的數(shù)據(jù)從開(kāi)始加載就呈現(xiàn)典型的線性行為，在高載荷水平下，由于夾頭打滑可以觀察到某些非線性行為。由于試件/夾具組合件放置于載荷平臺(tái)下，端部加載數(shù)據(jù)在低載荷下即呈現(xiàn)出初始非線性行為，但是直到破壞卻都呈

18、現(xiàn)線性行為。7 設(shè)備7.1 千分尺采用公稱直徑為45mm 0.160.20in的千分尺，其球形面放在不規(guī)則表面一側(cè)，例如層壓板真空袋一側(cè)表面，平的基準(zhǔn)面放在機(jī)械加工平面或很光滑的模具一側(cè)表面。儀器的精度應(yīng)是其最小讀數(shù)在試件寬度和厚度尺寸的1%以內(nèi)。對(duì)于典型試件的幾何尺寸，精度為±25µm±0.001in的儀器能滿足對(duì)試件厚度的測(cè)量；精度為±76µm±0.003in的儀器能滿足對(duì)試件寬度的測(cè)量。此外，要求使用一個(gè)精度為±25µm±0.001in的千分尺或量規(guī)來(lái)測(cè)量孔的直徑。7.2 支持夾具如圖1所示，試驗(yàn)夾

19、具為表面支持的壓縮試驗(yàn)夾具。夾具由兩個(gè)短夾板/長(zhǎng)夾板組合件、兩塊支撐板和不銹鋼墊片組成，而墊片是為了使支撐板和長(zhǎng)夾板之間保持名義上為零（0.000.12mm0.0000.005in的公差）的間隙。如果間隙不能滿足其最小要求，則在支撐板與短夾板之間的接觸區(qū)域用不銹鋼墊片填塞。如果間隙太大，則在支撐板與長(zhǎng)夾板之間加墊片，并用膠帶將墊片固定在支撐板上，圖2給出了對(duì)墊片的要求。應(yīng)檢查夾具與工程圖紙的符合性。每個(gè)短夾板/長(zhǎng)夾板組合件應(yīng)配鉆制孔，如圖3和4所示，并配對(duì)使用。支撐板的螺紋是可選的。標(biāo)準(zhǔn)試件為36´300mm（1.5´12in）。對(duì)于方法A，夾具兩端通過(guò)液壓夾緊，并通過(guò)夾具

20、的摩擦將壓縮載荷傳遞到試件上。對(duì)于方法B，夾具放置于兩個(gè)平臺(tái)之間，對(duì)兩端施加壓縮載荷，通過(guò)摩擦將夾具上的載荷傳遞到試件上。如果委托方要求，可以在夾具兩個(gè)表面上的缺口處安裝熱電偶、緊固件或引伸計(jì)。長(zhǎng)夾板和短夾板沿試件夾持區(qū)域拐角處均有底部溝槽，使得試件不需要倒角，從而避免由于圓角引起的損傷。夾具和試件工作段之間允許有小的間隙，以便把夾持段破壞和摩擦效應(yīng)降低到最小。7.2.1 支持夾具零件圖512給出了用于支持夾具制造的零件圖。圖13和14示出了可選的帶螺紋的夾持板，可以用來(lái)代替圖11和12的夾持板和圖1的螺母。滿足本節(jié)要求的其他夾具也可使用（例如，MTS開(kāi)孔壓縮夾具605.21A型號(hào)或Wyomi

21、ng試驗(yàn)夾具公司的U-OH和WTF-OH型號(hào)）。使用這套圖紙時(shí)應(yīng)注意下列幾點(diǎn)： 除非另有規(guī)定，否則機(jī)械加工表面光潔度為3.2125。 去掉所有毛邊。 夾持試件區(qū)域用高速氧燃料（HVOF）、電火花沉積（ESD）或者其他等效的工藝進(jìn)行熱噴涂處理。 室溫試驗(yàn)可用低碳鋼制造夾具。對(duì)于非室溫環(huán)境試驗(yàn)，推薦的夾具材料是不經(jīng)熱處理的鐵素體不銹鋼或者淀積硬化不銹鋼（用于改善耐久性的熱處理是可以接受的，但不要求）。 使用方法B時(shí)，應(yīng)在夾持區(qū)域安裝附加的緊固件（如圖3和圖4所示）。對(duì)于端部加載試驗(yàn)，則不要求使用這些緊固件，但是，這些緊固件可以

22、確保夾具對(duì)試件具有良好的支持，從而可以防止在特定條件下（例如高溫試驗(yàn)）出現(xiàn)不可接受的破壞模式。注2經(jīng)驗(yàn)表明夾具在使用過(guò)程中可能出現(xiàn)損傷，因此對(duì)夾具的尺寸和公差進(jìn)行周期性的檢查是很重要的。 7.3 試驗(yàn)機(jī)試驗(yàn)機(jī)應(yīng)當(dāng)符合實(shí)施規(guī)范 E4的要求，且滿足以下要求：7.3.1 試驗(yàn)機(jī)結(jié)構(gòu)形式試驗(yàn)機(jī)應(yīng)具有一個(gè)固定的加載頭和一個(gè)可移動(dòng)的加載頭。應(yīng)采用短的加載裝置和剛性固支的液壓夾頭或平坦的端部加載平臺(tái)。7.3.2 夾頭試驗(yàn)機(jī)的每個(gè)夾頭應(yīng)當(dāng)能夠夾持試驗(yàn)組合件的一端，以使作用到試件的載荷方向與試件的縱軸一致。液壓楔形夾頭可以施加足夠的側(cè)向壓力，以防止夾頭表面和支持夾具之間產(chǎn)生滑移。7.3.3 平臺(tái)如果采用方法B,

23、試驗(yàn)機(jī)應(yīng)具有對(duì)中良好且固定（與球形座相反）的平臺(tái)。在80mm3.0in的試驗(yàn)夾具基本長(zhǎng)度內(nèi)，平臺(tái)表面的平行度在0.03mm(0.001in)內(nèi)。如果平板不夠堅(jiān)硬，或者只對(duì)平臺(tái)表面進(jìn)行簡(jiǎn)單保護(hù)，則在夾具的每一端與相應(yīng)平臺(tái)之間放置一塊堅(jiān)硬的平板（表面平行）。應(yīng)在下平臺(tái)的中心畫一個(gè)矩形，以利于試驗(yàn)夾具在兩個(gè)平臺(tái)之間的對(duì)中。7.3.4 傳動(dòng)機(jī)構(gòu)試驗(yàn)機(jī)的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)應(yīng)當(dāng)能夠使移動(dòng)加載頭相對(duì)于固定加載頭具有一個(gè)可控制的速度。移動(dòng)加載頭的速度能夠按照11.4節(jié)的規(guī)定可調(diào)。7.3.5 載荷指示器試驗(yàn)機(jī)的載荷傳感器應(yīng)能指示試件承受的總載荷。該裝置在規(guī)定的試驗(yàn)速率下應(yīng)無(wú)慣性滯后，且在整個(gè)載荷量程范圍內(nèi)給出的載荷精度應(yīng)

24、在顯示值的±1%以內(nèi)。7.3.6 引伸計(jì)引伸計(jì)的標(biāo)距長(zhǎng)度應(yīng)為25mm1.0in。引伸計(jì)的應(yīng)變范圍至少應(yīng)滿足實(shí)施規(guī)范 E 83中B-1類的要求，并且應(yīng)當(dāng)按照實(shí)施規(guī)范E83在整個(gè)計(jì)量范圍內(nèi)進(jìn)行標(biāo)定。在規(guī)定的試驗(yàn)速度下，引伸計(jì)應(yīng)無(wú)慣性滯后。7.4 調(diào)節(jié)箱在非試驗(yàn)室環(huán)境下調(diào)節(jié)材料時(shí)，要求使用溫度/蒸汽水平可控的環(huán)境調(diào)節(jié)箱，并能將溫度保持在所要求溫度的±3°C±5°F以內(nèi)，濕度保持在所要求濕度的±3%以內(nèi)。調(diào)節(jié)箱的環(huán)境條件在正常范圍內(nèi)應(yīng)能連續(xù)自動(dòng)或手動(dòng)控制。7.5 環(huán)境試驗(yàn)箱對(duì)于不同于大氣環(huán)境試驗(yàn)室條件的試驗(yàn)環(huán)境，要求采用環(huán)境試驗(yàn)箱。環(huán)境箱能使

25、試件的工作段在力學(xué)試驗(yàn)期間保持在要求的試驗(yàn)環(huán)境下。圖1 支持夾具組合件圖2 支持夾具-墊片要求注1：注1：(a)所有尺寸單位為in(a)所有尺寸單位為mm(b)長(zhǎng)夾板和短夾板必須做標(biāo)記，用以在夾具組裝時(shí)進(jìn)行識(shí)別(b)長(zhǎng)夾板和短夾板必須做標(biāo)記，用以在夾具組裝時(shí)進(jìn)行識(shí)別(c)未注公差：±0.01in(c)未注公差：±0.24in圖3 支持夾具配鉆零件（英制）圖4 支持夾具配鉆零件（SI制）注1：一般標(biāo)注見(jiàn)7.2.1節(jié)(1) 對(duì)于目前的夾具，尺寸為0.60±0.02，然而對(duì)于所有四個(gè)連接件，相互間的配合公差必須小于±0.005。(2) 采用高速氧燃料(HVOF

26、)工藝或電火花沉積(ESD)工藝進(jìn)行表面熱處理。圖5 支持夾具長(zhǎng)夾板零件（英制）注1：一般標(biāo)注見(jiàn)7.2.1節(jié)(1) 對(duì)于目前的夾具，尺寸為15±0.5，然而對(duì)于所有四個(gè)連接件，相互間的配合公差必須小于±0.12。(2) 采用高速氧燃料(HVOF)工藝或電火花沉積(ESD)工藝進(jìn)行表面熱處理。圖6 支持夾具長(zhǎng)夾板零件（SI制）注1：一般標(biāo)注見(jiàn)7.2.1節(jié)(1) 對(duì)于目前的夾具，尺寸為0.60±0.02，然而對(duì)于所有四個(gè)連接件，相互間的配合公差必須小于±0.005。(2) 采用高速氧燃料(HVOF)工藝或電火花沉積(ESD)工藝進(jìn)行表面熱處理。圖7 支持夾具

27、長(zhǎng)夾板零件（英制）注1：一般標(biāo)注見(jiàn)7.2.1節(jié)(1) 對(duì)于目前的夾具，尺寸為15±0.5，然而對(duì)于所有四個(gè)連接件，相互間的配合公差必須小于±0.12。(2) 采用高速氧燃料(HVOF)工藝或電火花沉積(ESD)工藝進(jìn)行表面熱處理。圖8 支持夾具長(zhǎng)夾板零件（SI制） 圖9 支持夾具細(xì)節(jié)A和B（英制） 圖10 支持夾具細(xì)節(jié)A和B（SI制） 注：一般標(biāo)注見(jiàn)7.2.1節(jié)，采用螺栓和螺帽安裝的結(jié)構(gòu)形式。圖11 支持夾具支撐板零件圖（英制） 圖12 支持夾具支撐板零件圖（SI制） 注：一般標(biāo)注見(jiàn)7.2.1節(jié)，僅采用螺栓安裝的帶螺紋的支撐板。圖13 支持夾具可選的帶螺紋支撐板零件圖(英制

28、) 圖14 支持夾具可選的帶螺紋支撐板零件圖(SI制)圖15 開(kāi)孔壓縮試件（英制）圖16 開(kāi)孔壓縮試件（SI制）圖17 試件/夾具/夾頭組合件，方法A（液壓夾持加載）圖18 試件/夾具/夾頭組合件，方法B（端部加載）8 取樣和試件8.1 取樣對(duì)每種試驗(yàn)情況至少應(yīng)進(jìn)行5個(gè)試件的試驗(yàn)，除非利用較少的試件可以得到有效的結(jié)果，如設(shè)計(jì)試驗(yàn)的情況。為了得到具有統(tǒng)計(jì)意義的數(shù)據(jù)，應(yīng)參考操作規(guī)程E 122中所述的方法，并給出取樣方法。8.2 幾何形狀8.2.1 鋪層順序標(biāo)準(zhǔn)的預(yù)浸帶和織物層壓板應(yīng)當(dāng)含有多向纖維（至少有2個(gè)方向的纖維），且具有對(duì)稱均衡的鋪層順序。名義厚度為4mm0.160in，允許的范圍為35mm

29、0.1250.200in。含有緞紋組織的機(jī)織物層壓板應(yīng)當(dāng)具有對(duì)稱的經(jīng)紗表面，否則應(yīng)在報(bào)告中給出并注明。注3通常應(yīng)選擇45/0/-45/90ns預(yù)浸帶或45i/0jms織物層壓板，并且在四個(gè)主要方向上，每個(gè)方向纖維的單層至少為5%。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)這種層壓板的設(shè)計(jì)最有可能呈現(xiàn)可接受的破壞模式。8.2.2 試件結(jié)構(gòu)形式試樣的幾何形狀如圖15和16所示。8.3 試件制備指南D5687/D5687M提供了試件制備的推薦方法，在實(shí)際操作時(shí)應(yīng)遵循下列條件。8.3.1 壁板制造纖維直線度的控制是非常重要的，纖維直線度差將降低材料測(cè)量的性能，壁板必需平坦且有均勻的厚度，以保證均勻加載。不規(guī)則的纖維排列也將增大離散系數(shù)

30、。報(bào)告中應(yīng)給出壁板的制造方法。8.3.2 機(jī)械加工方法對(duì)于這種試件，試件的制備是非常重要的。從板上切割試件時(shí)，應(yīng)注意避免由于不正確的機(jī)械加工方法而產(chǎn)生切口、劃痕、粗糙或不平的表面、或者分層，通過(guò)水潤(rùn)滑的精確切割、碾磨或磨削，得到試件的最終尺寸。對(duì)于多數(shù)材料體系，使用金剛砂工具是非常有效的。試件邊緣的平直度和平行度應(yīng)在規(guī)定的公差范圍內(nèi)。應(yīng)當(dāng)欠尺寸鉆孔，然后鉸孔至最終尺寸。試件制孔時(shí)應(yīng)特別謹(jǐn)慎，以保證不會(huì)導(dǎo)致孔周圍的材料出現(xiàn)分層或其他損傷。圖15和圖16中注明了機(jī)械加工公差和表面光潔度的要求。記錄和報(bào)告試件切割和孔的制備方法。8.3.3 標(biāo)記為了便于區(qū)分試件，且能追溯到原材料，應(yīng)對(duì)試件作標(biāo)記，試件

31、的標(biāo)記應(yīng)既不受試驗(yàn)的影響，又不影響試驗(yàn)。9 標(biāo)定9.1 所有測(cè)量?jī)x器的精度應(yīng)已標(biāo)定過(guò)，并在有效使用期內(nèi)。10 狀態(tài)調(diào)節(jié)10.1 標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)調(diào)節(jié)方法作為試驗(yàn)的一部分，除非規(guī)定了不同的環(huán)境條件，否則應(yīng)按試驗(yàn)方法D 5229/D 5229M中的方法C對(duì)試件進(jìn)行狀態(tài)調(diào)節(jié)，并在標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)室大氣環(huán)境（23±3°C73±5°F和50±10%相對(duì)濕度）中儲(chǔ)存和試驗(yàn)。11 試驗(yàn)步驟11.1 試驗(yàn)前規(guī)定的參數(shù)11.1.1 試件取樣方法、試件類型和幾何形狀以及狀態(tài)調(diào)節(jié)的隨爐件（如果使用）。11.1.2 期望的試驗(yàn)方法（A或B）。11.1.3 期望的數(shù)據(jù)記錄格式。注4為了

32、正確地選擇儀器和數(shù)據(jù)記錄設(shè)備，在試驗(yàn)之前應(yīng)確定具體材料的性能、精度和數(shù)據(jù)記錄要求。預(yù)計(jì)施加的擠壓應(yīng)力和擠壓應(yīng)變水平，有助于選擇傳感器、標(biāo)定設(shè)備的和確定設(shè)備安裝。11.1.4 環(huán)境調(diào)節(jié)試驗(yàn)參數(shù)。11.1.5 如果進(jìn)行的話，引伸計(jì)的要求和有關(guān)的計(jì)算。11.1.6 如果進(jìn)行的話，用于確定密度和增強(qiáng)材料體積含量的取樣方法、試件的幾何形狀和試驗(yàn)參數(shù)。11.2 一般指導(dǎo)11.2.1 報(bào)告不同于本試驗(yàn)方法的任何偏差，不管是有意的或者是無(wú)意的。11.2.2 如果報(bào)告了比重、密度、增強(qiáng)體體積或空隙體積，那么必須從進(jìn)行試驗(yàn)的同一塊壁板上取樣。比重和密度由試驗(yàn)方法D 792得到。由試驗(yàn)方法D 3171的基體溶解方法

33、，或者，對(duì)于特定的增強(qiáng)材料，例如玻璃和陶瓷，用試驗(yàn)方法D 2584中的基體蒸發(fā)方法，來(lái)計(jì)算組分材料的體積百分比。試驗(yàn)方法D 2734中的空隙含量計(jì)算公式可用于試驗(yàn)方法D 2584和基體溶解方法。11.2.3 要求對(duì)試件進(jìn)行狀態(tài)調(diào)節(jié)。如果試驗(yàn)環(huán)境與調(diào)節(jié)環(huán)境不同，應(yīng)將試件儲(chǔ)存在調(diào)節(jié)環(huán)境中直到試驗(yàn)開(kāi)始。11.2.4 在最終的試件機(jī)械加工和狀態(tài)調(diào)節(jié)后，但在試驗(yàn)之前，測(cè)量孔附近的試件寬度w和試件厚度h，并測(cè)量孔徑D、從孔邊緣到試件最近一側(cè)的距離f、從孔邊緣到試件端部的距離g。所有測(cè)量值的精度應(yīng)在相應(yīng)尺寸的1%以內(nèi)。以mmin為單位記錄尺寸，結(jié)果保留三位有效數(shù)字。11.3 試驗(yàn)速度設(shè)置的試驗(yàn)速度要使得試件

34、在110分鐘內(nèi)破壞。如果不能夠合理地預(yù)計(jì)材料的極限強(qiáng)度，則最初的試驗(yàn)應(yīng)以標(biāo)準(zhǔn)速度進(jìn)行，直到獲得材料的極限強(qiáng)度和系統(tǒng)的柔度，從而可以調(diào)節(jié)試驗(yàn)速度。建議采用的標(biāo)準(zhǔn)夾頭位移速率為2mm/min0.05mm/min。11.4.2 試驗(yàn)環(huán)境如果可能，在與狀態(tài)調(diào)節(jié)的液體暴露水平相同的情況下進(jìn)行試驗(yàn)。然而，有許多實(shí)例，如對(duì)一個(gè)潮濕的試件進(jìn)行升溫試驗(yàn)，將其放置在普通試驗(yàn)機(jī)環(huán)境箱中是不切實(shí)際的。這種情況下，就可能需要對(duì)力學(xué)試驗(yàn)環(huán)境進(jìn)行改進(jìn)，如在無(wú)液體暴露控制下進(jìn)行升溫試驗(yàn)，但從調(diào)節(jié)箱內(nèi)取出到試件破壞要有一個(gè)規(guī)定的時(shí)間限制。應(yīng)記錄對(duì)試驗(yàn)環(huán)境的任何改進(jìn)。11.5 試件安裝將試件安裝于開(kāi)孔壓縮夾具中，保證試件機(jī)械加工

35、的兩端與夾具兩部分的端頭平齊。這可使試件的孔位于夾具缺口的中心。擰緊4個(gè)螺栓，使試件正好固定于夾具安裝的位置。11.6 方法A（液壓夾頭加載）11.6.1 夾具放入 把夾具放入試驗(yàn)機(jī)夾頭中(圖17)，注意使夾具的長(zhǎng)軸與試驗(yàn)方向?qū)χ?。將夾具放入試驗(yàn)機(jī)的楔形夾塊內(nèi)時(shí)，夾具的夾持應(yīng)使夾具的未夾持部分靠近螺栓，即夾持深度約80mm。 擰緊夾頭，記錄液壓夾頭施加的壓力。楔形夾頭的夾塊的兩端在插入后是相互平齊的，以避免產(chǎn)生彎矩，而導(dǎo)致試件的提前破壞。 施加液壓夾持壓力后，以約7N-m60in-lbf再次擰緊4個(gè)螺栓。 使用測(cè)隙規(guī)檢查支撐板與

36、支持夾具長(zhǎng)夾板之間的間隙，按照?qǐng)D2的要求加墊片。 使用測(cè)隙規(guī)檢查試件工作段與支持夾具長(zhǎng)夾板之間的間隙是否為0.05±0.05mm 0.002±0.002in。如果間隙超出該公差范圍，說(shuō)明裝配不合適、試件超差、或者夾具受損，或者兼而有之。11.6.2 引伸計(jì)安裝如果要測(cè)量應(yīng)變響應(yīng)，則在長(zhǎng)夾持夾具的缺口處對(duì)試件的側(cè)邊安裝一個(gè)或者兩個(gè)引伸計(jì)。11.6.3 加載按規(guī)定的速率將載荷施加到試件上，同時(shí)記錄數(shù)據(jù)。對(duì)試件加載，直到達(dá)到最大載荷，并且載荷從最大載荷下降30%為止。除非試件斷裂是特別期望的，否則，應(yīng)停止試驗(yàn)，以防止因孔的大變形而掩蓋真實(shí)的破壞模式，其目的是提供更

37、具代表性的破壞模式和防止支持夾具的損壞。11.7 方法B（端部加載）11.7.1 夾具放入 以約7N-m60in-lbf擰緊4個(gè)螺栓，連接支撐板（如果使用的話，擰緊夾持區(qū)域的8個(gè)附加螺栓）。當(dāng)采用7 N-m 60 in-lbf的擰緊力矩而不能得到可接受的破壞模式時(shí)，可以在此基礎(chǔ)上增大擰緊力矩。 使用測(cè)隙規(guī)檢查支撐板與支持夾具長(zhǎng)夾板之間的間隙，按照?qǐng)D2的要求加墊片。 使用測(cè)隙規(guī)檢查試件工作段與支持夾具長(zhǎng)夾板之間的間隙是否為0.05±0.05mm 0.002±0.002in。如果間隙超出該公差范圍，說(shuō)明裝配不合適、試件超差、或者夾

38、具受損，或者兼而有之。 將夾具放置于試驗(yàn)機(jī)的兩個(gè)平臺(tái)之間（圖18），注意使夾具的長(zhǎng)軸與試驗(yàn)方向?qū)R。將夾具放置在7.3.3節(jié)標(biāo)記的矩形中心。 11.7.2 引伸計(jì)安裝如果要測(cè)量應(yīng)變響應(yīng)，則在長(zhǎng)夾持夾具的缺口處對(duì)試件的側(cè)邊安裝一個(gè)或者兩個(gè)引伸計(jì)。11.7.3 預(yù)加載如果需要，對(duì)試件/夾具組合件施加23N100lbf的壓縮載荷，以保證所有加載表面相互接觸并與上下平臺(tái)對(duì)中。將壓縮載荷降低到7N30lbf，所有設(shè)備重新調(diào)零和平衡。11.7.4 加載按規(guī)定的速率將載荷施加到試件上，同時(shí)記錄數(shù)據(jù)。對(duì)試件加載，直到達(dá)到最大載荷，并且載荷從最大載荷下降30%為止。除非試件斷裂是特別期望的，否則

39、，應(yīng)停止試驗(yàn)，以防止因孔的大變形而掩蓋真實(shí)的破壞模式，其目的是提供更具代表性的破壞模式和防止支持夾具的損壞。11.8 數(shù)據(jù)記錄連續(xù)或者按規(guī)定間隔記錄載荷-夾頭位移數(shù)據(jù)（和使用引伸計(jì)時(shí)的載荷-應(yīng)變數(shù)據(jù)）。如果試件破壞，記錄最大載荷、破壞載荷以及盡可能接近斷裂瞬間的夾頭位移。注5其他有價(jià)值的數(shù)據(jù)對(duì)于解釋試驗(yàn)的異常和夾持或試件打滑的問(wèn)題是有用的，包括載荷-應(yīng)變數(shù)據(jù)、側(cè)向彎曲百分比和載荷-時(shí)間數(shù)據(jù)。11.9 破壞模式不發(fā)生在孔邊的破壞是不可接受的破壞模式，其數(shù)據(jù)是無(wú)效的。分層通常對(duì)破壞有很大的影響，破壞模式可呈現(xiàn)出大量的分層。應(yīng)當(dāng)采用表1中的三個(gè)字母的破壞模式描述方法。代碼的第一個(gè)字母描述破壞類型，第

40、二個(gè)字母描述破壞區(qū)域，最后一個(gè)字母描述破壞位置。本試驗(yàn)方法有效的破壞模式代碼僅限于*GM，即第二個(gè)和第三個(gè)字母限于“工作段中間”。第一個(gè)字母對(duì)于橫截面破壞一般是L，對(duì)于角形破壞是A，或者是多種破壞M。圖19給出了三種可以接受的破壞模式。表1 破壞模式代碼第一個(gè)字母第二個(gè)字母第三個(gè)字母破壞形狀代碼破壞區(qū)域代碼破壞位置代碼角形A在夾持/加強(qiáng)片內(nèi)I底部B邊緣分層D在夾持/加強(qiáng)處A上部I夾持/加強(qiáng)片G離夾持/加強(qiáng)處小于1倍寬度W左側(cè)L橫向L工作段G右側(cè)K多模式M多區(qū)域M中間M縱向劈裂S多樣V多樣V爆發(fā)形X未知U未知U其他O橫向通過(guò)孔中心的層壓板壓縮破壞模式，0°層控制的彎折/屈曲在孔處典型的

41、層壓板壓縮破壞，但通過(guò)孔的橫向中心線還保留角鋪設(shè)層，45°層控制的基體失效在孔處層壓板壓縮破壞，在不同的子層出現(xiàn)多種破壞模式。圖19 可接受的開(kāi)孔壓縮破壞模式12 有效性12.1 對(duì)于在某些明顯缺陷部位發(fā)生破壞的試件，除非該缺陷是一個(gè)待研究的變量，否則，不應(yīng)計(jì)算其極限性能值。對(duì)于不能計(jì)算其極限性能值的試件，要重新進(jìn)行試驗(yàn)。 12.2 如果樣本母體中有很大一部分試件在任何遠(yuǎn)離中心孔處發(fā)生破壞，則應(yīng)重新檢查材料的載荷引入方法。應(yīng)該考慮的因素包括夾具對(duì)中度、夾持壓力、夾頭對(duì)中度、夾具兩部分的分離、試件厚度的斜度以及試件機(jī)械加工端頭的不平坦。13 計(jì)算13.1 極限強(qiáng)度采用式(1)計(jì)算開(kāi)孔極

42、限壓縮強(qiáng)度，記錄保留三位有效數(shù)字。(1)式中：FOHCux=開(kāi)孔壓縮破壞強(qiáng)度，MPapsiPmax=破壞前的最大載荷，NlbfA=毛橫截面積（忽略孔），=h´w，mm2in2注6強(qiáng)度計(jì)算時(shí)，忽略孔的直徑，采用毛橫截面積。13.2 寬度-直徑比用式(2)計(jì)算實(shí)際的寬度-直徑比。記錄用名義尺寸計(jì)算的名義比值和用測(cè)量尺寸計(jì)算的實(shí)際比值。(2)式中：w=穿過(guò)孔的試件寬度，mminD=孔直徑，mmin13.3 直徑-厚度比用式(3)計(jì)算實(shí)際的直徑與厚度比。記錄用名義尺寸計(jì)算的名義比值和用測(cè)量尺寸計(jì)算的實(shí)際比值。(3)式中：D=孔直徑，mminh=孔邊的試件厚度，mmin13.4 彎曲百分比如果

43、在兩側(cè)都安裝引伸計(jì)，用式（4）計(jì)算側(cè)向彎曲百分比。(4)式中：e1=側(cè)邊1處引伸計(jì)給出的應(yīng)變值e2=側(cè)邊2處引伸計(jì)給出的應(yīng)變值BZ=試件的側(cè)向彎曲百分比13.5 統(tǒng)計(jì)對(duì)于每一組試驗(yàn)，計(jì)算每一種測(cè)量性能的平均值、標(biāo)準(zhǔn)差和離散系數(shù)（以百分比表示）：(5)(6)(7)式中：=樣本的平均值；=樣本的標(biāo)準(zhǔn)差；CV=樣本的離散系數(shù)，以百分?jǐn)?shù)表示；n=試件數(shù)量；=測(cè)量或?qū)С龅男阅苤怠?4 報(bào)告14.1 采用指南E 1309，E 1471，和E 1434的方法，報(bào)告與試驗(yàn)方法D 3039/D 3039M一致的所有合適的參數(shù)。14.2 此外，報(bào)告應(yīng)最大程度地給出下列信息或含有這些信息的參考文獻(xiàn)（對(duì)超出一個(gè)給定試

44、驗(yàn)室范圍的事項(xiàng)，如關(guān)于材料細(xì)節(jié)或壁板加工參數(shù)，委托方有責(zé)任給出有關(guān)報(bào)告。）：14.2.1 本試驗(yàn)方法的修訂版本或發(fā)布日期。14.2.2 使用的試驗(yàn)方法（A或B）。14.2.3 任何與本試驗(yàn)方法不同之處，試驗(yàn)時(shí)出現(xiàn)的異常情況以及試驗(yàn)時(shí)出現(xiàn)的設(shè)備問(wèn)題。14.2.4 每個(gè)試件的名義寬度-孔徑比和實(shí)際寬度-孔徑比。14.2.5 每個(gè)試件的名義孔徑-厚度比和實(shí)際孔徑-厚度比。14.2.6 用測(cè)隙規(guī)測(cè)量的支撐板與長(zhǎng)夾板之間的間隙以及長(zhǎng)夾板與試件工作段之間的間隙。14.2.7 每個(gè)試件的極限開(kāi)孔拉伸強(qiáng)度值，母體的平均值、標(biāo)準(zhǔn)差和離散系數(shù)（以百分?jǐn)?shù)表示）。14.2.8 引伸計(jì)的類型，每個(gè)試件的應(yīng)力-應(yīng)變曲線、表格形式的應(yīng)力