Настоящий стандарт распространяется на полимерные композиты, структура которых симметрична относительно их срединной плоскости, и устанавливает метод испытания на усталость образцов с открытым отверстием при одноосном растяжении, сжатии или растяжении-сжатии.

Примечание - См. ДА.1 (приложение ДА).

В настоящем стандарте применены термины по ГОСТ 32794 и ГОСТ 23207.

Примечание - См. ДА.2 (приложение ДА).

Сущность метода состоит в испытании образца на многократное растяжение или сжатие, или растяжение-сжатие при заданных напряжении и частоте, при этом определяют жесткость и циклическую долговечность (число циклов напряжений, выдержанных нагруженным образцом до усталостного разрушения или до изменения жесткости).

Примечание - См. ДА.3 (приложение ДА).

5.1 Применяют оборудование по ГОСТ 33375 - для растягивающей нагрузки или по ГОСТ Р 56788 - для сжимающей или растягивающей-сжимающей нагрузки.

5.2 Применяемое оборудование должно соответствовать следующим дополнительным требованиям:

- испытательная машина должна соответствовать требованиям ГОСТ 28841;

- испытательная машина должна быть оборудована контролером, обеспечивающим контроль не менее одного раза за три цикла максимального и минимального напряжений цикла;

- номинальная база датчика деформации должна быть не менее 25 мм. Например, могут применяться тензорезисторы по ГОСТ 21616.

5.3 Термопара по ГОСТ 6616**, обеспечивающая измерение температуры образца с погрешностью ±0,5°С.

Примечание - См. ДА.4 (приложение ДА).

6.1 Если иное не установлено в нормативном документе или технической документации, количество образцов для определения усталости образцов с открытым отверстием определяют в зависимости от дисперсии результатов. Для построения кривой усталости используют от 12 до 24 образцов на разных уровнях напряжений (не менее трех).

6.2 Требования к изготовлению образцов, размеры, внешний вид образцов должны соответствовать ГОСТ 33375 - для растягивающей нагрузки или ГОСТ Р 56788 - для сжимающей или растягивающей-сжимающей нагрузки.

6.3 Кондиционирование образцов проводят по ГОСТ Р 56762 до достижения образцом равновесной влажности.

6.4 Проводят подготовку к проведению испытаний по ГОСТ 33375 - для растягивающей нагрузки или ГОСТ Р 56788 - для сжимающей или растягивающей-сжимающей нагрузки.

6.5 До проведения испытаний по согласованию с заинтересованными сторонами или в соответствии с нормативным документом или технической документацией определяют следующие параметры испытания:

- метод отбора образцов;

- максимальное и минимальное напряжения цикла для каждого испытания;

- коэффициент асимметрии цикла напряжений для каждого испытания;

- частота циклов;

- закон нагружения;

- текущее число циклов нагружения, после которого измеряют жесткость;

- метод измерения жесткости;

- максимальные и минимальные квазистатические напряжения при измерении жесткости;

- изменение жесткости, при которой испытание на усталость завершается;

- база испытаний, выраженная числом циклов.

Примечание - См. ДА.5 (приложение ДА).

7.1 При испытании сжимающей или растягивающей-сжимающей нагрузкой помещают образец в приспособление для испытаний по ГОСТ Р 56788.

7.2 Крепят на образец термопару. Технологию ее крепления устанавливают в нормативном документе или технической документации, и она не должна влиять на характеристики композитного материала образца и результаты испытаний.

В ходе испытания следят за изменением температуры образца, которая зависит от частоты циклов нагружения и не должна превышать значения, установленного в нормативном документе или технической документации на изделие.

7.3 Устанавливают образец в захваты испытательной машины в соответствии с ГОСТ 33375 - для растягивающей нагрузки или ГОСТ Р 56788 - для сжимающей или растягивающей-сжимающей нагрузки.

7.4 Устанавливают на образец датчик деформации в соответствии с ГОСТ 33375 - для растягивающей нагрузки или ГОСТ Р 56788 - для сжимающей или растягивающей-сжимающей нагрузки.

7.5 Если для определения изменения жесткости используют данные о деформации в зависимости от нагрузки, проводят предварительное испытание образца квазистатической нагрузкой.

7.5.1 Максимальное квазистатическое напряжение , МПа, вычисляют по формуле

,                                       (1)

где - максимальное напряжение цикла, МПа;

- минимальное напряжение цикла, МПа.

Минимальное квазистатическое напряжение , МПа, вычисляют по формуле

.                                      (2)

7.5.2 При испытании на усталость при растяжении или растяжении-сжатии к образцу прикладывают квазистатическое напряжение, изменяющееся от нуля до и обратно до нуля.

При испытании на усталость при сжатии или растяжении-сжатии к образцу прикладывают квазистатическое напряжение, изменяющееся от нуля до и обратно до нуля.

Если иное не установлено в нормативном документе или технической документации, устанавливают скорость квазистатического нагружения таким образом, чтобы испытание длилось не менее 20-30 с.

В ходе нагружения записывают значение деформации образца в зависимости от квазистатического напряжения. Значения записывают непрерывно или через регулярные интервалы так, чтобы при проведении испытания было записано не менее 50 значений. Строят график "напряжение (нагрузка) - деформация", как показано на рисунке 1.

7.6 Снимают с образца датчик деформации.

7.7 Испытание на усталость

7.7.1 Метода A (амплитудное нагружение)

Прикладывают к образцу квазистатическое напряжение до достижения среднего напряжения цикла, с которого начинается отсчет циклов, после чего проводят нагружение с заданной частотой цикла и амплитудой напряжений цикла.

В этом случае происходит переход от области начального нагружения до области требуемой нагрузки, с которой начинается отсчет циклов, что должно быть учтено в протоколе испытания.

7.7.2 Метод Б (прямое нагружение)

Нагружают образец с заданной частотой цикла и амплитудой напряжения цикла, при этом мгновенно прикладывают к образцу квазистатическую нагрузку.

В этом случае исключается переходный участок усталостного нагружения.

7.7.3 В ходе испытания контролируют максимальное и минимальное напряжения цикла и в случае необходимости корректируют прикладываемую нагрузку таким образом, чтобы максимальное и минимальное напряжения цикла не отклонялись от заданного более чем на 2%.

7.8 Измерение жесткости

7.8.1 Останавливают испытание на усталость после заданного числа циклов нагружения (см. 6.5).

7.8.2 Повторно затягивают болты приспособления для испытания (см. 7.1), в случае его использования.

7.8.3 Устанавливают на образец датчик деформации (см. 7.4).

7.8.4 Определяют изменение жесткости по 7.5.

7.8.5 Снимают с образца датчик деформации.

7.9 Возобновляют испытание на усталость в соответствии с выбранным методом (см. 7.7).

7.10 В ходе испытания на усталость записывают циклическую долговечность или значение жесткости, при котором испытание на усталость останавливают, и продолжительность испытаний.

7.11 По окончании испытания оценивают тип и местоположение разрушения (повреждения) образца в соответствии с ГОСТ 33375 - для растягивающей нагрузки или ГОСТ Р 56788 - для сжимающей или растягивающей-сжимающей нагрузки.

7.12 Если разрушение образцов происходит не в отверстиях или разрушение произошло вследствие дефекта образцов, результаты испытания не учитывают и проводят повторные испытания на новом образце.

Примечание - См. ДА.6 (приложение ДА).

 8 Обработка результатов

8.1 Размах напряжений цикла образца с открытым отверстием , МПа, вычисляют по формуле

,                                                               (3)

где - максимальная нагрузка (нагрузка, соответствующая максимальному напряжению цикла), МПа;

- площадь поперечного сечения образца в сечении брутто, мм.

Среднее напряжение цикла образца с открытым отверстием , МПа, вычисляют по формуле

,                                                        (4)

где - минимальная нагрузка (нагрузка, соответствующая минимальному напряжению цикла), МПа.

Амплитуду напряжений цикла образца с открытым отверстием , МПа, вычисляют по формуле

.                                                          (5)

Результаты округляют до третьей значащей цифры.

8.2 Строят график "напряжение (нагрузка) - деформация", как показано на рисунке 2.

Жесткость образца после заданного числа циклов нагружения , Н/мм, вычисляют по формуле

,                                                                  (6)

где - приращение нагрузки при квазистатическом нагружении, МПа;

- приращение деформации при квазистатическом нагружении, мм.

Результат округляют до третьей значащей цифры.

Примечания

1 Приращение нагрузки при квазистатическом нагружении рассчитывают по двум значениям нагрузки, расположенным на прямолинейном участке графика "напряжение (нагрузка) - деформация".

2 Под прямолинейным участком понимают отклонение графика от аппроксимирующей прямой не более чем на 10%.

Изменение жесткости образца после заданного числа циклов нагружения , %, вычисляют по формуле

8.3 Строят кривую усталости, характеризующую зависимость между максимальными напряжениями и циклической долговечностью.

Примечание - См. ДА.7 (приложение ДА).

Результаты проведения испытаний оформляют в виде протокола, содержащего:

- ссылку на настоящий стандарт;

- информацию, содержащуюся в протоколе испытаний по ГОСТ 33375 - для растягивающей нагрузки или ГОСТ Р 56788 - для сжимающей или растягивающей-сжимающей нагрузки;

- минимальное и максимальное напряжения цикла;

- коэффициент асимметрии цикла напряжений;

- частоту циклов;

- закон нагружения;

- переход от области начального нагружения до области требуемой нагрузки;

- случаи отклонения максимального и минимального напряжений цикла от заданного более чем на 2%;

- график зависимости напряжения от деформации или график зависимости жесткости от количества циклов;

- температуру образца во время испытания на усталость;

- циклическую долговечность, заданное изменение жесткости, после которого испытание на усталость останавливают, или продолжительность испытаний;

- остаточную прочность, при необходимости;

- тип разрушения образца. Если критерием разрушения образца является изменение жесткости, чрезмерная ползучесть, расслоение краев и т.д., об этом также делают отметку.

Примечание - См. ДА.8 (приложение ДА).