GBT3355-2014 聚合物基復(fù)合材料縱橫剪切試驗(yàn)方法

ICS83.120GB/T3355—2014代替GB/T3355—2005聚合物基復(fù)合材料縱橫剪切試驗(yàn)方法Testmethodforin-planeshearresponseofpolymermatrixcompositematerialsI本標(biāo)準(zhǔn)按照GB/T本標(biāo)準(zhǔn)代替GB/T3355—2005《纖維增強(qiáng)塑料縱橫剪切試驗(yàn)方法》。本標(biāo)準(zhǔn)與GB/T——標(biāo)準(zhǔn)名稱由《纖維增強(qiáng)塑料縱橫剪切試驗(yàn)方法》改為了《聚合物基復(fù)合材料縱橫剪切試驗(yàn)方——將適用范圍由原“測(cè)定單向纖維或織物增強(qiáng)塑料平板的縱橫剪切彈性模量、縱橫剪切強(qiáng)度和縱橫剪切應(yīng)力-應(yīng)變曲線”更改為“連續(xù)纖維(單向帶或織物)增強(qiáng)聚合物基復(fù)合材料層合板縱橫剪切性能的測(cè)定";——?jiǎng)h除3.1縱橫剪切術(shù)語(yǔ)定義，增加了0.2%剪切強(qiáng)度的術(shù)語(yǔ)定義；—增加第4章方法原理；——將試驗(yàn)設(shè)備單獨(dú)列為一章(見(jiàn)第5章),其中增加了有關(guān)環(huán)境箱的條款(見(jiàn)5.2);增強(qiáng)了應(yīng)片計(jì)布置圖和對(duì)試樣長(zhǎng)度方向平行度的要求(見(jiàn)6.2); 其中對(duì)單向?qū)雍习?16、20或24層),4≤n≤6,仲裁試樣厚度h為3s層合板的厚度。對(duì)于織物層合板(8、12或16層),4≤n≤6”改為：“試樣的鋪層順序?yàn)閷?duì)于織物，2≤n≤4”(見(jiàn)6.1,2005年版的4.2);—在試驗(yàn)環(huán)境條件一節(jié)中增加了非實(shí)驗(yàn)室標(biāo)準(zhǔn)環(huán)境條件(見(jiàn)7.1.2);——在試樣狀態(tài)調(diào)節(jié)一節(jié)中增加了濕態(tài)試樣狀態(tài)的內(nèi)容(見(jiàn)7.2.2);——在6.2和7.3中增加了對(duì)引伸計(jì)和應(yīng)變片安裝的詳細(xì)說(shuō)明；——增加了測(cè)量彎曲百分比的要求(見(jiàn)7.3);——修改了對(duì)剪切強(qiáng)度的定義(見(jiàn)9.1);——增加了測(cè)量剪切彈性模量的應(yīng)變范圍(見(jiàn)9.2);-—增加了0.2%剪切強(qiáng)度、0.2%剪應(yīng)變和極限剪應(yīng)變的概念(見(jiàn)9.3、9.4)。本標(biāo)準(zhǔn)由中國(guó)建筑材料聯(lián)合會(huì)、中國(guó)航空工業(yè)集團(tuán)公司提出。本標(biāo)準(zhǔn)由全國(guó)纖維增強(qiáng)塑料標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì)全國(guó)航空器標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì)(SAC/TC歸口。本標(biāo)準(zhǔn)起草單位：中國(guó)飛機(jī)強(qiáng)度研究所、中國(guó)航空工業(yè)集團(tuán)公司北京航空材料研究院。本標(biāo)準(zhǔn)的歷次版本發(fā)布情況為：1聚合物基復(fù)合材料縱橫剪切試驗(yàn)方法本標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了聚合物基復(fù)合材料層合板縱橫剪切性能試驗(yàn)方法的試驗(yàn)設(shè)備、試樣、試驗(yàn)步驟、計(jì)算本標(biāo)準(zhǔn)適用于連續(xù)纖維(單向帶或織物)增強(qiáng)聚合物基復(fù)合材料層合板縱橫剪切性能的測(cè)定，適用的復(fù)合材料形式僅限于承受拉伸載荷方向?yàn)椤?5°鋪層的連續(xù)纖維層合板。下列文件對(duì)于本文件的應(yīng)用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，僅注日期的版本適用于本文件。凡是不注日期的引用文件，其最新版本(包括所有的修改單)適用于本文件。GB/T1446纖維增強(qiáng)塑料性能試驗(yàn)方法總則GB/T3961纖維增強(qiáng)塑料術(shù)語(yǔ)GB/T3961界定的以及下列術(shù)語(yǔ)和定義適用于本文件。過(guò)剪應(yīng)變軸上偏離零點(diǎn)0.2%剪應(yīng)變，作平行于剪切應(yīng)力-應(yīng)變曲線線性段的直線，該直線與剪切應(yīng)力-應(yīng)變曲線交點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的剪應(yīng)力值即0.2%剪切強(qiáng)度。通過(guò)對(duì)[±45]m層合板試樣施加單軸拉伸載荷測(cè)定聚合物基復(fù)合材料縱橫剪切性能。5.1試驗(yàn)機(jī)與測(cè)試儀器試驗(yàn)機(jī)和測(cè)試儀器應(yīng)符合GB/T1446的規(guī)定。環(huán)境箱的控制精度應(yīng)滿足試驗(yàn)要求，經(jīng)計(jì)量檢定合格，并在有效期內(nèi)使用。試樣的鋪層順序?yàn)閇45/-45](復(fù)合材料子層合板重復(fù)鋪貼n次后，再進(jìn)行對(duì)稱鋪貼)。其中對(duì)于226.2試樣形狀和尺寸試樣形狀和尺寸見(jiàn)圖1。圖1試樣幾何形狀和應(yīng)變計(jì)布置示意圖試樣制備按GB/T1446的規(guī)定。每組有效試樣應(yīng)不少于5個(gè)。7試驗(yàn)條件7.1試驗(yàn)環(huán)境條件7.1.1實(shí)驗(yàn)室標(biāo)準(zhǔn)環(huán)境條件實(shí)驗(yàn)室標(biāo)準(zhǔn)環(huán)境條件應(yīng)滿足GB/T1446的規(guī)定。7.1.2非實(shí)驗(yàn)室標(biāo)準(zhǔn)環(huán)境條件首先將環(huán)境箱和試驗(yàn)夾具預(yù)熱到規(guī)定的試驗(yàn)溫度，然后將試樣加熱到規(guī)定的試驗(yàn)溫度，并用與試樣試驗(yàn)段直接接觸的溫度傳感器加以校驗(yàn)。對(duì)干態(tài)試樣，在試樣達(dá)到試驗(yàn)溫度后，保溫5min～10min開(kāi)始試驗(yàn)；對(duì)濕態(tài)試樣，在試樣達(dá)到試驗(yàn)溫度后，保溫2min～3min開(kāi)始試驗(yàn)。試驗(yàn)中試樣溫度保持在規(guī)定試驗(yàn)溫度的±3℃范圍內(nèi)。低溫(低于零度)試驗(yàn)環(huán)境條件首先將環(huán)境箱和試驗(yàn)夾具冷卻到規(guī)定的試驗(yàn)溫度，然后將試樣冷卻到規(guī)定的試驗(yàn)溫度，并用與試樣試驗(yàn)段直接接觸的溫度傳感器加以校驗(yàn)。對(duì)干態(tài)試樣，在試樣達(dá)到試驗(yàn)溫度后，保溫5min～10min開(kāi)始試驗(yàn)。試驗(yàn)中試樣溫度保持在規(guī)定試驗(yàn)溫度的±3℃范圍內(nèi)。37.2.1干態(tài)試樣狀態(tài)調(diào)節(jié)試驗(yàn)前，試樣在實(shí)驗(yàn)室標(biāo)準(zhǔn)環(huán)境條件下至少放置24h。7.2.2濕態(tài)試樣狀態(tài)調(diào)節(jié)試驗(yàn)前，應(yīng)在規(guī)定的溫度和濕度條件下使試樣達(dá)到所要求的吸濕狀態(tài)。推薦的溫度和濕度條件a)溫度：70℃士3℃;b)相對(duì)濕度：(85±5)%。濕態(tài)試樣狀態(tài)調(diào)節(jié)結(jié)束后，應(yīng)將試樣用濕布包裹放入密封袋內(nèi)，直到進(jìn)行力學(xué)試驗(yàn)，試樣在密封袋內(nèi)的儲(chǔ)存時(shí)間應(yīng)不超過(guò)14d。若在濕態(tài)試樣狀態(tài)調(diào)節(jié)結(jié)束后對(duì)試樣粘貼應(yīng)變計(jì)，則可在實(shí)驗(yàn)室標(biāo)準(zhǔn)環(huán)境下進(jìn)行，但應(yīng)變計(jì)粘貼時(shí)間不應(yīng)超過(guò)2h。7.3應(yīng)變計(jì)和引伸計(jì)安裝每組試樣中選擇1～2個(gè)試樣，在其工作段中心兩個(gè)表面對(duì)稱位置背對(duì)背地安裝雙向引伸計(jì)(見(jiàn)圖2)或粘貼應(yīng)變計(jì)(見(jiàn)圖1),并按式(1)計(jì)算試樣的彎曲百分比：B,試樣彎曲百分比，%;Er---正面?zhèn)鞲衅黠@示的應(yīng)變，單位為毫米每毫米(mm/mm);∈b——背面?zhèn)鞲衅黠@示的應(yīng)變，單位為毫米每毫米(mm/mm)。說(shuō)明：1——1#雙向引伸計(jì)；2——試樣；3——2#雙向引伸計(jì)。圖2雙向引伸計(jì)安裝示意圖4GB/T3355—2014若彎曲百分比不超過(guò)3%,則同組的其他試樣可使用單個(gè)傳感器。若彎曲百分比大于3%,則同組所有試樣均應(yīng)背對(duì)背安裝引伸計(jì)或粘貼應(yīng)變計(jì)，試樣的應(yīng)變?nèi)蓚€(gè)背對(duì)背引伸計(jì)或?qū)ΨQ應(yīng)變計(jì)測(cè)得應(yīng)變的算術(shù)平均值。8試驗(yàn)步驟8.1試驗(yàn)前準(zhǔn)備8.1.1按GB/T1446的規(guī)定檢查試樣外觀，對(duì)每個(gè)試樣編號(hào)。8.1.2按7.2的規(guī)定對(duì)試樣進(jìn)行狀態(tài)調(diào)節(jié)。8.1.3在狀態(tài)調(diào)節(jié)后，測(cè)量并記錄試樣工作段3個(gè)不同截面的寬度和厚度，分別取算術(shù)平均值，寬度測(cè)量精確到0.02mm,厚度測(cè)量精確到0.01mm。8.1.4高溫濕態(tài)試樣應(yīng)在狀態(tài)調(diào)節(jié)前粘貼應(yīng)變片，其他試驗(yàn)狀態(tài)的試樣應(yīng)在狀態(tài)調(diào)節(jié)后粘貼應(yīng)變片。8.2試樣安裝8.2.1將試樣對(duì)中夾持于試驗(yàn)機(jī)夾頭中，試樣的中心線應(yīng)與試驗(yàn)機(jī)夾頭的中心線保持一致。8.2.2應(yīng)采用合適的夾頭夾持力，以保證試樣在加載過(guò)程中不打滑并不對(duì)試樣造成損傷8.3.1對(duì)于在實(shí)驗(yàn)室標(biāo)準(zhǔn)環(huán)境條件下進(jìn)行的試驗(yàn)，按7.1.1的規(guī)定進(jìn)行；而對(duì)于在非實(shí)驗(yàn)室標(biāo)準(zhǔn)環(huán)境條連續(xù)記錄試樣的載荷-應(yīng)變(或載荷-位移)曲線。若試樣破壞，則記錄失效模式、最大載荷、破壞載荷以及破壞瞬間或盡可能接近破壞瞬間的應(yīng)變。若采用引伸計(jì)測(cè)量變形，則由載荷-位移曲線通過(guò)擬合計(jì)算破壞應(yīng)變。9.1剪切強(qiáng)度和剪應(yīng)力 式中：S——剪切強(qiáng)度，單位為兆帕(MPa);r——剪應(yīng)力，單位為兆帕(MPa);Pmx—-剪應(yīng)變等于或小于5%的最大載荷，單位為牛頓(N);P——試樣承受的載荷，單位為牛頓(N);w——試樣寬度，單位為毫米(mm);h—-試樣厚度，單位為毫米(mm)。9.2剪切彈性模量在0.002～0.006的剪應(yīng)變區(qū)間內(nèi)按照式(4)計(jì)算剪切彈性模量。若材料在0.006剪應(yīng)變以前破壞5或者應(yīng)力-應(yīng)變曲線出現(xiàn)明顯非線性，則應(yīng)在應(yīng)力-應(yīng)變曲線的線形段選取一個(gè)合理的應(yīng)變區(qū)間計(jì)算剪切彈性模量。剪切彈性模量結(jié)果取3位有效數(shù)字。式中：G??—剪切彈性模量，單位為兆帕(MPa);γ—剪應(yīng)變，單位為弧度每弧度(rad/rad);Ex------縱向應(yīng)變算術(shù)平均值，單位為毫米每毫米(mm/mm);E,-----橫向應(yīng)變算術(shù)平均值，單位為毫米每毫米(mm/mm);△t—兩個(gè)剪應(yīng)變點(diǎn)之間的剪應(yīng)力差值，單位為兆帕(MPa);△Y—兩個(gè)剪應(yīng)變點(diǎn)之間的剪應(yīng)變差值，單位為弧度每弧度(rad/rad)。9.30.2%剪切強(qiáng)度和0.2%剪應(yīng)變過(guò)剪應(yīng)變軸上偏離零點(diǎn)0.2%剪應(yīng)變值，作平行于剪切應(yīng)力/應(yīng)變曲線線性段的直線，該直線與剪切應(yīng)力-應(yīng)變曲線交點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的剪應(yīng)力值為0.2%剪切強(qiáng)度So?,見(jiàn)圖3,對(duì)應(yīng)的剪應(yīng)變值為0.2%剪應(yīng)剪應(yīng)變圖3剪切模量及0.2%剪切強(qiáng)度測(cè)量示意圖9.4極限剪應(yīng)變當(dāng)試樣在剪應(yīng)變小于5%前發(fā)生破壞，破壞瞬間的應(yīng)變?yōu)闃O限剪應(yīng)變Y?;當(dāng)試樣在剪應(yīng)變超過(guò)5%后仍未發(fā)生破壞，極限剪應(yīng)變即為5%。對(duì)于每一組試樣，按照GB/T1446規(guī)定計(jì)算每一種測(cè)量性能的算術(shù)平均值、標(biāo)準(zhǔn)差和離散系數(shù)。610試驗(yàn)報(bào)告試驗(yàn)報(bào)告一般包括下列內(nèi)容：a)試驗(yàn)項(xiàng)目名稱和執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)號(hào)；b)試驗(yàn)人員、試驗(yàn)時(shí)間和地點(diǎn)；c)試樣來(lái)源及制備情況，材料品種及規(guī)格；d)試樣編號(hào)、形狀和尺寸、外觀質(zhì)量及數(shù)量；e)試驗(yàn)溫度、相對(duì)濕度、試樣狀態(tài)調(diào)節(jié)參數(shù)和結(jié)果；f)試驗(yàn)設(shè)備及儀器的型號(hào)、規(guī)格及計(jì)量情況；g)與本標(biāo)準(zhǔn)的不同之處，試驗(yàn)時(shí)出現(xiàn)的異常情況；1)每個(gè)試樣的最大載荷值；2)每個(gè)試樣的剪切強(qiáng)度及樣本的算術(shù)平均值、標(biāo)準(zhǔn)差和離散系數(shù)；3)每個(gè)試樣的剪切彈性模量及樣本的算術(shù)平均值、標(biāo)準(zhǔn)差和離散系數(shù)；4)每個(gè)試樣的0.2%剪切強(qiáng)度及樣本的算術(shù)平均值、標(biāo)準(zhǔn)差和離散系數(shù)；5)每個(gè)試樣的極限剪應(yīng)變及樣本的算術(shù)平均值、標(biāo)準(zhǔn)差和離散系數(shù)；6)剪切彈性模量計(jì)算時(shí)應(yīng)變的取值范圍；7)每個(gè)試樣的失效模式。聚合物基復(fù)合材料縱橫剪切