ГОСТ Р 56797-2015

     

НАЦИОНАЛЬНЫЙ СТАНДАРТ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

КОМПОЗИТЫ ПОЛИМЕРНЫЕ

Метод определения механических характеристик при осевом сжатии образцов цилиндрической формы, армированных в кольцевом направлении

Polymer composites. Axial compressive test method for mechanical characteristics of hoop wound polymer matrix composite cylindrical specimens

ОКС 19.060

Дата введения 2017-01-01

Предисловие

1 ПОДГОТОВЛЕН Федеральным государственным унитарным предприятием "Всероссийский научно-исследовательский институт авиационных материалов" (ФГУП "ВИАМ") при участии Открытого акционерного общества "НПО Стеклопластик" (ОАО "НПО Стеклопластик") и Объединения юридических лиц "Союз производителей композитов" (ОЮЛ "Союзкомпозит") на основе официального перевода на русский язык указанного в пункте 4 стандарта, который выполнен ТК 497

2 ВНЕСЕН Техническим комитетом по стандартизации ТК 497 "Композиты, конструкции и изделия из них"

3 УТВЕРЖДЕН И ВВЕДЕН В ДЕЙСТВИЕ Приказом Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии от 27 ноября 2015 г. N 2054-ст

4 Настоящий стандарт является модифицированным по отношению к стандарту АСТМ Д5449/Д5449 М-11* "Стандартный метод испытаний поперечных компрессионных характеристик цилиндров кольцевой намотки из композитов с полимерной матрицей" (ASTM D5449/D5449 М-11 "Standard Test Method for Transverse Compressive Properties of Hoop Wound Polymer Matrix Composite Cylinders", MOD).

________________

* Доступ к международным и зарубежным документам, упомянутым в тексте, можно получить, обратившись в Службу поддержки пользователей. - Примечание изготовителя базы данных.

Наименование настоящего стандарта изменено относительно наименования указанного стандарта АСТМ для приведения в соответствие с ГОСТ Р 1.5-2012 (подраздел 3.5).

Разделы и подразделы, не включенные в основную часть настоящего стандарта, приведены в дополнительном приложении ДА.

Отдельные структурные элементы изменены в целях соблюдения норм русского языка и технического стиля изложения, а также в соответствии с требованиями ГОСТ Р 1.5 и выделены в тексте курсивом*.

 ________________

* В оригинале обозначения и номера стандартов и нормативных документов приводятся обычным шрифтом, кроме отмеченных по тексту знаком "**". - Примечание изготовителя базы данных.    

В настоящем стандарте исключены ссылки на АСТМ: Д792, Д2584, Д2734, Д3171, Д5448/Д5448М, Д5450/Д5450М, Е6, Е11, Е122, Е132, Е177, Е251, Е456, Е691, Е1237.

Исключение стандартов АСТМ: Д792, Д2584, Д2734, Д3171 обусловлено тем, что они носят справочный характер, а также в связи с тем, что исключен пункт 11.2.2, в котором они упоминаются.

Исключение стандартов АСТМ: Д5448/Д5448М, Д5450/Д5450М, Е6, Е11, Е132, Е251, Е691, Е1237 обусловлено тем, что они носят рекомендательный характер, а также отсутствием близких по аспекту стандартизации межгосударственных стандартов (как гармонизованных с международными, так и негармонизованных) и невозможностью приведения отдельных ключевых положений в связи с необходимостью приводить ключевые положения ссылочных стандартов, использованных в самих стандартах АСТМ.

Исключение стандартов АСТМ Е456 и АСТМ Е122 обусловлено отсутствием близких по аспекту стандартизации межгосударственных стандартов и необходимостью выделения вопросов статистической обработки данных по результатам испытаний в отдельные стандарты.

Исключение стандарта АСТМ Е177 обусловлено его противоречием системе основополагающих стандартов, действующих на территории Российской Федерации.

Ссылки на стандарты АСТМ: Д883, Д3878, Д5229/Д5229V, Е4 заменены соответствующими межгосударственными и национальными стандартами, информация о соответствии ссылочных стандартов приведена в разделе 2.

Дополнительные ссылки, включенные в текст стандарта, для учета особенности объекта и/или аспекта стандартизации, характерного для Российской Федерации, выделены курсивом.

В настоящий стандарт включены приложения А, В, которые носят рекомендательный характер.

Сравнение структуры настоящего стандарта со структурой указанного стандарта АСТМ приведено в дополнительном приложении ДБ

5 ВВЕДЕН ВПЕРВЫЕ

6 ПЕРЕИЗДАНИЕ. Апрель 2019 г.

Правила применения настоящего стандарта установлены в статье 26 Федерального закона от 29 июня 2015 г. N 162-ФЗ "О стандартизации в Российской Федерации". Информация об изменениях к настоящему стандарту публикуется в ежегодном (по состоянию на 1 января текущего года) информационном указателе "Национальные стандарты", а официальный текст изменений и поправок - в ежемесячном информационном указателе "Национальные стандарты". В случае пересмотра (замены) или отмены настоящего стандарта соответствующее уведомление будет опубликовано в ближайшем выпуске ежемесячного информационного указателя "Национальные стандарты". Соответствующая информация, уведомление и тексты размещаются также в информационной системе общего пользования - на официальном сайте Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии в сети Интернет (www.gost.ru)

     1 Область применения

Настоящий стандарт распространяется на армированные непрерывными углеродными, стеклянными, борными, органическими и другими волокнами полимерные композитные материалы (ПКМ), полученные методом намотки (90°), и устанавливает метод определения механических характеристик цилиндрических образцов ПКМ при испытании на осевое сжатие.

     2 Нормативные ссылки

В настоящем стандарте использованы нормативные ссылки на следующие стандарты:

ГОСТ 166** (ИСО 3599-76) Штангенциркули. Технические условия

ГОСТ 2789** Шероховатость поверхности. Параметры и характеристики

     ГОСТ 6507** Микрометры. Технические условия

     ГОСТ 12423 (ISO 291:2008) Пластмассы. Условия кондиционирования и испытания образцов (проб)

ГОСТ 14359** Пластмассы. Методы механических испытаний. Общие требования

ГОСТ 24888 Пластмассы, полимеры и синтетические смолы. Химические наименования, термины и определения

ГОСТ 28840 Машины для испытания материалов на растяжение, сжатие и изгиб. Общие технические требования

ГОСТ 32794 Композиты полимерные. Термины и определения

ГОСТ Р 56762 Композиты полимерные. Метод определения влагопоглощения и равновесного состояния

Примечание - При пользовании настоящим стандартом целесообразно проверить действие ссылочных стандартов в информационной системе общего пользования - на официальном сайте Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии в сети Интернет или по ежегодному информационному указателю "Национальные стандарты", который опубликован по состоянию на 1 января текущего года, и по выпускам ежемесячного информационного указателя "Национальные стандарты" за текущий год. Если заменен ссылочный стандарт, на который дана недатированная ссылка, то рекомендуется использовать действующую версию этого стандарта с учетом всех внесенных в данную версию изменений. Если заменен ссылочный стандарт, на который дана датированная ссылка, то рекомендуется использовать версию этого стандарта с указанным выше годом утверждения (принятия). Если после утверждения настоящего стандарта в ссылочный стандарт, на который дана датированная ссылка, внесено изменение, затрагивающее положение, на которое дана ссылка, то это положение рекомендуется применять без учета данного изменения. Если ссылочный стандарт отменен без замены, то положение, в котором дана ссылка на него, рекомендуется применять в части, не затрагивающей эту ссылку.

     3 Термины и определения

В настоящем стандарте применены термины по ГОСТ 24888, ГОСТ 32794, а также следующие термины с соответствующими определениями:

3.1 намотка (winding): Процесс, при котором наносится сплошной материал при контролируемом натяжении для образования предварительно определенного взаимного расположения поверхностей с целью получения структуры.

3.2 образец (specimen): Отдельная часть, отрезанная от заготовки (детали), полученной методом намотки. Каждая заготовка может включать несколько образцов.

3.3 модуль упругости при сжатии в поперечном направлении (transverse compressive modulus): Модуль упругости при сжатии однонаправленного материала в направлении, перпендикулярном к оси армирования.

3.4 прочность при сжатии в поперечном направлении (transverse compressive strength): Прочность однонаправленного материала, когда усилие сжатия прикладывается перпендикулярно к направлению армирующих волокон.

3.5 деформация при разрушении сжатием в поперечном направлении (transverse compressive strain at failure): Величина деформации, перпендикулярной к армирующим волокнам однонаправленного материала, при разрушении, когда усилие сжатия прикладывается перпендикулярно к направлению армирующих волокон.

3.6 кондиционирование образца: Выдержка образца в термокриокамере при определенных температуре, относительной влажности воздуха (в т.ч. погружение образца в воду) и времени.

     4 Сущность метода

4.1 Образец в виде тонкостенного цилиндра, изготовленный из композитного материала с полимерной матрицей методом намотки, номинальным диаметром 100 мм и длиной 140 мм закрепляют в двух концевых приспособлениях.

4.2 Приспособление с образцом устанавливают на испытательную машину и подвергают осевому сжатию с постоянной скоростью при одновременной регистрации усилия.

4.3 Прочность при сжатии в поперечном направлении определяют по максимальному приложенному усилию, при котором происходит разрушение цилиндрического образца.

4.4 Если контроль деформации цилиндра осуществляется с помощью тензометров, то можно получить реакцию напряженно-деформированного состояния, деформацию при разрушении и модуль упругости в поперечном направлении при сжатии и коэффициент Пуассона.

     5 Оборудование

5.1 Испытательная машина по ГОСТ 28840, обеспечивающая сжатие образца, закрепленного в приспособлении, с заданной постоянной скоростью путем перемещения активного захвата (траверсы) при одновременном измерении нагрузки.

5.2 Испытательная машина должна состоять из следующих частей: неподвижный (стационарный) и подвижный элементы, стальные плиты, приводной механизм и динамометр.

5.2.1 Стальные плиты представляют собой две плоские плиты, одна из которых соединена с датчиком силы, а другая - находится с противоположной стороны испытательного приспособления в сборе. Как минимум одна (предпочтительно обе) из этих плит соединена с испытательной машиной через шарнирное соединение, т.е., полусферический шар на машине, который входит в полусферическое углубление в одной из плит или в обе плиты.

5.2.2 Приводной механизм должен обеспечивать подвижному элементу постоянную контролируемую скорость относительно неподвижного элемента, которая должна быть следующей:

- для машины с регулированием деформации - стандартная скорость деформации 0,0125 мин;

- для машины с постоянной скоростью перемещения траверсы - стандартная скорость перемещения траверсы 1,3 мм/мин.

5.2.3 Динамометр должен показывать полное усилие сжатия, воспринимаемое образцом, быть фактически свободным от инерции при установленной скорости испытания и указывать силу с погрешностью не более ±1% от истинного значения.

5.2.4 Материалы и конструкция неподвижного и подвижного элементов, плит, приводного механизма и приспособления должны обеспечивать минимум полной продольной деформации системы.

5.3 При выборе тензодатчиков рекомендуется использовать датчики с высоким значением сопротивления (рекомендуемое сопротивление - от 350 Ом). Погрешность измерения применяемых тензометров должна быть не более 1% предельного значения измеряемого показателя. Рекомендуется использовать минимально возможное напряжение возбуждения тензомоста, обеспечивающее необходимое разрешение (рекомендуемое напряжение - от 1 до 2 В). Нагрев образца измерительным прибором может оказывать непосредственное влияние на характеристики материала или воздействовать на указанную деформацию в результате разности между степенью температурной компенсации прибора и коэффициентом теплового расширения материала образца. Для испытаний при повышенных и пониженных температурах следует учитывать температурную компенсацию тензометра. Допускается применение других средств измерения деформации с погрешностью не более 1% предельного значения измеряемой величины.

5.4 Соотношения силы и деформации определяются посредством подсоединенных тензометров. Длина каждого тензометра составляет 6,3 мм. Образец оснащается приборами измерения деформаций как в осевом направлении, так и по окружности для определения коэффициента Пуассона. Розетки тензометров (0°/45°/90°) используют для корректировки приборов. Установка тензометра на образец не должна приводить к повреждению образца. Следует учитывать поперечную чувствительность выбранного тензометра. Необходимо проконсультироваться с изготовителем тензометра для получения рекомендаций по коррекции поперечной чувствительности. Это особенно важно для поперечно устанавливаемых тензометров при определении коэффициента Пуассона.

5.5 Испытания образца цилиндра, полученного методом намотки, проводят в специальном приспособлении для сжатия, обеспечивающем приложение нагрузки по торцевым поверхностям образца. Приспособление для сжатия состоит из двух частей, каждая из которых представляет собой стальной наружный корпус и вставку. Части приспособления закрепляются с обоих торцов образца. Сборочный чертеж данного приспособления показан на рис.1. Конструкция рекомендуемого приспособления для испытания образца цилиндра кольцевой намотки приведена в приложении А (наружный корпус) и приложении В (вставка).

1 - образец; 2 - монтажный болт; 3 - вставка; 4 - направляющий штифт; 5 - наружный корпус; 6 - съемный болт

     
Рисунок 1 - Сборочный чертеж приспособления (показано с одной стороны образца)

5.5.1 Наружный корпус приспособления для сжатия имеет круглую форму с концентрическим круговым углублением с одной стороны, диаметральным пазом с другой стороны и сквозным центральным отверстием. Вдоль диаметра перпендикулярно к пазу расположены три пары малых эксцентрических отверстий на трех расстояниях по радиусу. Две внешние пары отверстий имеют резьбу. Еще четыре резьбовых отверстия расположены на том же радиальном расстоянии, что и внутренняя пара отверстий, с интервалом 90°, начиная от диаметральной линии под углом 45° к центральному пазу.

5.5.2 Вставка приспособления для сжатия имеет круглую форму и сквозное центральное отверстие. Две группы отверстий расположены вдоль концентрической средней линии. Эти отверстия находятся на одной линии с наиболее близким к центру рядом отверстий наружного корпуса. Четыре отверстия с интервалом 0° раззенкованы. Вставка крепится внутри углубления наружного корпуса, образуя концентрическую канавку для установки образца (см. рисунок 1).

5.6 Для измерения внутреннего и наружного диаметров образца необходимо использовать микрометр с шаровым наконечником по ГОСТ 6507**. Для измерения общей длины образца, а также базовой длины (между приспособлениями), используют микрометр с плоским наконечником или штангенциркуль по ГОСТ 166**. Данные средства измерения должны проводить измерения с точностью (0,025±0,010) мм.

5.7 При кондиционировании материалов в условиях, отличных от стандартной лабораторной атмосферы [температура - (23±2)°С, относительная влажность - (50±10)%], требуется термокриокамера с контролем уровня температуры и относительной влажности.