ГОСТ Р 56815-2015

     

НАЦИОНАЛЬНЫЙ СТАНДАРТ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

КОМПОЗИТЫ ПОЛИМЕРНЫЕ

Метод определения удельной работы расслоения в условиях отрыва

Polymer composites. Method for determination specific work of exfoliation in tearing off conditions

ОКС 83.120

Дата введения 2017-01-01

     

Предисловие

1 ПОДГОТОВЛЕН Федеральным государственным унитарным предприятием "Всероссийский научно-исследовательский институт авиационных материалов" совместно с открытым акционерным обществом "НПО Стеклопластик" и Объединением юридических лиц "Союз производителей композитов" на основе аутентичного 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 ДЕЙСТИЕ Приказом Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии от 27 ноября 2015 г. N 2072-ст

4 Настоящий стандарт является модифицированным по отношению к стандарту АСТМ Д5528-13* "Стандартный метод определения межслойной вязкости разрушения моды I однонаправленных композитов с полимерной матрицей, армированных волокном" (ASTM D5528-13 "Standard test method for model interlaminar fracture toughness of unidirectional fiber reinforced polymer matrix composites") путем внесения технических отклонений, изменения структуры, дополнения отдельных пунктов, исключения отдельных разделов (подразделов, пунктов) в целях соблюдения норм русского языка и технического стиля изложения, а также для учета особенности объекта стандартизации, характерного для Российской Федерации. При этом дополнительные слова, фразы, ссылки, включенные в текст настоящего стандарта для учета потребностей национальной экономики Российской Федерации, выделены курсивом*.

________________
     * Доступ к международным и зарубежным документам, упомянутым в тексте, можно получить, обратившись в Службу поддержки пользователей;

** В оригинале обозначения и номера стандартов и нормативных документов в разделе "Предисловие" и отмеченные знаком "*" выделены курсивом, остальные по тексту приводятся обычным шрифтом. - Примечания изготовителя базы данных.

Оригинальный текст невключенных структурных элементов стандарта ACTM приведен в дополнительном приложении ДА. Соответствующая информация приведена во введении. Отдельные структурные элементы изменены в целях соблюдения норм русского языка и технического стиля изложения, а также в соответствии с требованиями ГОСТ Р 1.5.

Сравнение структуры настоящего стандарта со структурой указанного стандарта ACTM приведено в дополнительном приложении ДВ.

Информация о разделах (подразделах, пунктах), не вошедших в настоящий стандарт, и причина их исключения приведены в дополнительном приложение ДВ.

В настоящем стандарте исключены ссылки на ACTM: Д2651, E6, E122, E177, E456, E691.

Сведения о соответствии ссылочных национальных и межгосударственных стандартов стандартам АСТМ, использованным в качестве ссылочных в примененном стандарте АСТМ, приведены в дополнительном приложении ДБ.

Наименование настоящего стандарта изменено относительно наименования указанного стандарта АСТМ в целях соблюдения принятой терминологии

5 ВВЕДЕН ВПЕРВЫЕ

Правила применения настоящего стандарта установлены в ГОСТ Р 1.0-2012 (раздел 8). 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

1.1 Настоящий стандарт распространяется на слоистые однонаправленные композитные материалы c полимерной матрицей, армированной непрерывными волокнами.

1.2 Стандарт устанавливает метод испытания на расслоение образца в виде двухконсольной балки (ДКБ) по границе раздела между слоями с определением характеристики удельной работы расслоения в условиях отрыва (мода I) . Удельная работа расслоения представляет собой предел отношения изменения упругой энергии, накопленной в образце при его нагружении, к бесконечно малому приращению площади межслойной трещины.

     2 Нормативные ссылки

В настоящем стандарте использованы нормативные ссылки на следующие стандарты:

ГОСТ 166-89 (ИСО 3599-76)* Штангенциркули. Технические условия

ГОСТ 6507-90* Микрометры. Технические условия

ГОСТ 8074-82* Микроскопы инструментальные. Типы, основные параметры и размеры. Технические требования

ГОСТ 24888-81 Пластмассы, полимеры и синтетические смолы. Химические наименования, термины и определения

ГОСТ 28840-90 Машины для испытания материалов на растяжение, сжатие и изгиб. Общие технические требования

ГОСТ 32794-2014 Композиты полимерные. Термины и определения

ГОСТ Р 56679-2015 Композиты полимерные. Метод определения пустот

ГОСТ Р 56682-2015 Композиты полимерные. Методы определения

ГОСТ Р 56760-2015 Композиты полимерные. Идентификация волокон, наполнителей и материалов внутреннего слоя "сэндвич"-конструкций из полимерных композитов в компьютерных базах данных

ГОСТ Р 56762-2015 Композиты полимерные. Метод определения влагопоглощения и равновесного состояния

ГОСТ Р 56806-2015 Композиты полимерные. Идентификация полимерных композитов в электронных базах данных

ГОСТ Р 56807-2015 Композиты полимерные. Внесение результатов испытаний механических свойств полимерных композитов в электронные базы данных. Общие требования

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 партия материала: Материал, изготовленный на одном оборудовании по одному и тому же технологическому процессу из одного и того же сырья.

3.2 диаграмма деформирования: Графическая зависимость между напряжением (нагрузкой) и деформацией (перемещением).

3.3 ДКБ образец: Образец для испытания в виде двухконсольной балки.

3.4 мода I: Режим разрушения, при котором поверхности отслоения отделяются друг от друга за счет действия нормальных напряжений (отрыв) и нет относительного сдвига поверхностей трещины.

3.5 критическая работа расслоения (межслоевая вязкость разрушения) (по моде I), Дж/м: Предел отношения изменения упругой энергии, накопленной в образце в виде ДКБ, в условиях нагружения отрывом, к бесконечно малому приращению площади межслойной трещины.

3.6 энергия в вершине трещины U, Дж: Потенциальная энергия, накопленная в вершине трещины в результате деформирования.

3.7 раскрытие трещины , мм: Расстояние между внутренними поверхностями отслоения образца в данный момент времени в ходе испытания.

3.8 длина трещины расслоения , мм: Расстояние от оси приложения нагрузки до вершины трещины (см. рисунок 1).

3.9 податливость образца С, мм/Н: Отношение раскрытия трещины к нагрузке.

3.10 максимальная нагрузка , Н: Максимальная нагрузка, зафиксированная в ходе испытания.

3.11 модуль Юнга Е, ГПа: Модуль упругости материала образца при растяжении в направлении укладки армирующего наполнителя.

3.12 поправка к длине трещины , м: Коррекция по длине трещины для исключения влияния поворота балок.

3.13 ВИЗ: Точка на диаграмме "нагрузка - раскрытие", соответствующая визуально зафиксированному моменту страгивания трещины (см. рисунок 2).

3.14 НЛ: Точка на диаграмме "нагрузка - раскрытие", соответствующая визуально зафиксированному моменту страгивания трещины (см. рисунок 2).

     4 Сущность метода

4.1 Метод заключается в испытании в условиях нагружения отрывом (мода I) ДКБ образца (образца с предварительно выполненным на его конце расслоением, расположенным по центру толщины). Усилия раскрытия прилагаются к ДКБ образцу через петли (рисунок 1 а), блоки нагружения (рисунок 1 b), которые приклеиваются к противоположным поверхностям на одном конце образца, или вилки (рисунок 1 c и рисунок 1 d). При испытании фиксируют прикладываемое усилие и длину трещины.

4.2 Критическую работу расслоения (вязкость межслойного разрушения) , Дж/м, вычисляют по формуле

,                                                                           (1)

где U - энергия в вершине трещины, Дж;

b - ширина образца, мм;

а - длина трещины расслоения, мм.

4.3 При испытании ДКБ образца на расслоение расчетное значение вязкости разрушения сначала монотонно возрастает, а затем стабилизируется при последующем росте расслоения (рисунок 2).

b - ширина образца; h - толщина образца; - начальная длина расслоения; L - длина образца; 1 - петля; 2 - вставка; 3 - блок нагружения

     
Рисунок 1 - Образцы

Рисунок 2 - Зависимость вязкости разрушения от длины трещины

     5 Оборудование

5.1 Испытательная машина по ГОСТ 28840*, обеспечивающая линейное перемещение с заданной постоянной скоростью активного захвата (траверсы) в диапазоне от 0,5 до 5 мм/мин и измерение нагрузки с погрешностью не более ±1% от измеряемой величины.

5.2 Испытательная машина должна быть оснащена зажимными приспособлениями для крепления петель, нагружающих блоков или вилок. Ширина петель, нагружающих блоков должна быть не меньше ширины образца.

Ширина внутренней части вилки должна быть больше ширины образца не менее чем на 1 мм, толщина боковой стенки - не менее 12 мм. Рекомендуется использовать шпильку диаметром (1,600±0,005) мм из материала с модулем упругости не менее 200 ГПа. Диаметр отверстия под шпильку должен быть 1,610 мм.

Допускается использовать другие приспособления для крепления образца, например вилки или захваты, которые не изменяют начальную изгибную жесткость консолей и не создают при нагружении дополнительных изгибающих моментов.

5.3 Рекомендуется использовать датчики раскрытия (если это возможно). В качестве датчиков раскрытия могут использоваться механические, оптические экстензометры или другие приборы, обеспечивающие измерение деформации с максимальной погрешностью не более 1% измеряемого значения. Установка датчика раскрытия на образец не должна создавать дополнительных нагрузок на образец.

5.4 Запись данных нагрузки и раскрытия трещины проводится с частотой не менее 5 Гц.

5.5 Средства измерения ширины и толщины образца должны обеспечивать измерение с погрешностью не более ±1% измеряемого значения. Для измерений толщины рекомендуется использовать микрометр по ГОСТ 6507* с погрешностью не более ±0,01 мм, для ширины - штангенциркуль по ГОСТ 166* с погрешностью не более ±0,025 мм. Средства измерения длины трещины (начальной и в ходе испытания) должны обеспечивать измерение с погрешностью не более ±0,5 мм.

Рекомендуется использовать микроскоп по ГОСТ 8074*, позволяющий определять длину расслоения с погрешностью не более ±0,5 мм.