Сущность метода заключается в том, что образец подвергают трех- или четырехточечному изгибу, при этом определяют:

- жесткость при изгибе "сэндвич"-конструкции;

- жесткость при сдвиге в направлении, поперечном плоскости "сэндвич"-конструкции (далее - поперечная жесткость при сдвиге "сэндвич"-конструкции);

- модуль сдвига внутреннего слоя "сэндвич"-конструкции.

     5 Подготовка к проведению испытаний

5.1 Подготовка образцов

5.1.1 Для определения механических характеристик "сэндвич"-конструкций при изгибе испытывают не менее пяти образцов, если иное не установлено в нормативном документе или технической документации на испытуемое изделие.

5.1.2 Образцы должны иметь ровную поверхность, без сколов, трещин и других дефектов, заметных невооруженным глазом.

Все поверхности образцов должны быть плоскими, взаимно перпендикулярными и параллельными.

5.1.3 Толщина образца должна быть равна толщине изделия и при этом должны выполняться условия (1) и (2)

,                                                                       (1)

где - длина нагружаемого пролета, мм;

- толщина образца, мм.

,                                                                       (2)

где - толщина материала внешнего слоя "сэндвич"-конструкции, мм;

- толщина материала внутреннего слоя "сэндвич"-конструкции, мм.

5.1.4 Ширину образца , мм, выбирают из условий (3) и (4):

,                                                             (3)

где - толщина образца, мм;

- длина пролета, мм.

,                                                             (4)

где - длина соты материала внутреннего слоя образца, мм.

5.1.5 За длину образца , мм, принимают наибольшее значение, вычисленное по формулам (5) и (6):

,                                                                (5)

     
.                                                              (6)

5.1.6 Образцы должны иметь маркировку.

Маркировка должна содержать порядковый номер образца, сведения о материале, из которого образец был получен.

Маркировка должна сохраняться в течение всего испытания, во всех условиях и режимах, установленных настоящим стандартом.

5.1.7 При неизвестном значении модуля упругости внешних слоев образца, образцы должны соответствовать требованиям ГОСТ Р 56791 и/или ГОСТ Р 56680. При этом готовят по пять образцов для каждой схемы нагружения.

5.2 Условия кондиционирования и испытаний

5.2.1 Кондиционируют образцы по ГОСТ Р 56791 (подраздел 5.2).

5.2.2 Условия проведения испытаний - по ГОСТ Р 56791 (пункт 6.2).

6.1 Испытания при неизвестном значении модуля упругости внешних слоев

6.1.1 При неизвестном значении модуля упругости внешних слоев образца испытания проводят по ГОСТ Р 56791 и/или ГОСТ Р 56680 не менее чем по двум схемам нагружения (стандартная и нестандартная).

6.1.2 При испытании допускается использовать образцы по 5.1.1-5.1.6, при этом образцы, за исключением последнего, до разрушения не доводят.

6.1.3 Испытания образцов по 5.1.1-5.1.6 проводят по следующим комбинациям двух схем нагружения:

а) схема 1: испытание каждого образца на четырехточечный изгиб по ГОСТ Р 56680 (стандартная схема нагружения); схема 2: испытание на трехточечный изгиб по ГОСТ Р 56791 (стандартная схема нагружения) или по ГОСТ Р 56680 (нестандартная схема нагружения).

При испытании на четырехточечный изгиб устанавливают длину нагружаемого пролета , равную 2/11, где - длина пролета;

б) испытание каждого образца на трехточечный изгиб по ГОСТ Р 56791 (стандартная схема нагружения) и на трехточечный изгиб по ГОСТ Р 56680 (нестандартная схема нагружения).

За испытание по схеме 1 принимают испытание на трехточечный изгиб с наименьшей длиной пролета;

в) схема 1: испытание каждого образца на трехточечный изгиб по ГОСТ Р 56791 (стандартная схема нагружения) или ГОСТ Р 56680 (нестандартная схема нагружения); схема 2: испытание на четырехточечный изгиб по ГОСТ Р 56791 (нестандартная схема нагружения, вариант 1) или по ГОСТ Р 56680 (нестандартная схема нагружения, вариант 1).

При испытании на четырехточечный изгиб устанавливают длину нагружаемого пролета , равную /2, где - длина пролета;

г) схема 1: испытание каждого образца на трехточечный изгиб по ГОСТ Р 56791 (стандартная схема нагружения) или по ГОСТ Р 56680 (нестандартная схема нагружения); схема 2: испытание на четырехточечный изгиб по ГОСТ Р 56791 (нестандартная схема нагружения, вариант 2) или по ГОСТ Р 56680 (нестандартная схема нагружения, вариант 2).

При испытании на четырехточечный изгиб устанавливают длину нагружаемого пролета , равную /3, где - длина пролета;

д) схема 1: испытание каждого образца на четырехточечный изгиб по ГОСТ Р 56791 (нестандартная схема нагружения, вариант 1) или по ГОСТ Р 56680 (нестандартная схема нагружения, вариант 1); схема 2: испытание на четырехточечный изгиб по ГОСТ Р 56791 (нестандартная схема нагружения, вариант 2) или по ГОСТ Р 56680 (нестандартная схема нагружения, вариант 2).

При испытании на четырехточечный изгиб по ГОСТ Р 56791 или по ГОСТ Р 56680 (нестандартная схема нагружения, вариант 1) устанавливают длину нагружаемого пролета , равную S/4, где S - длина пролета, при испытании на четырехточечный изгиб по ГОСТ Р 56791 или по ГОСТ Р 56680 (нестандартная схема нагружения, вариант 2) устанавливают длину нагружаемого пролета , равную /3, где - длина пролета;

е) схема 1: испытание каждого образца на четырехточечный изгиб по ГОСТ Р 56680 (стандартная схема нагружения); схема 2: испытание на четырехточечный изгиб по ГОСТ Р 56791 (нестандартная схема нагружения, вариант 2) или по ГОСТ Р 56680 (нестандартная схема нагружения, вариант 2).

При испытании на четырехточечный изгиб по ГОСТ Р 56680 (стандартная схема нагружения) устанавливают длину нагружаемого пролета , равную 2/11, где - длина пролета, при испытании на четырехточечный изгиб по ГОСТ Р 56791 или по ГОСТ Р 56680 (нестандартная схема нагружения, вариант 2) устанавливают длину нагружаемого пролета , равную /3, где - длина пролета;

ж) схема 1: испытание каждого образца на четырехточечный изгиб по ГОСТ Р 56680 (стандартная схема нагружения); схема 2: испытание на четырехточечный изгиб по ГОСТ Р 56791 (нестандартная схема нагружения, вариант 1) или по ГОСТ Р 56680 (нестандартная схема нагружения, вариант 1).

При испытании на четырехточечный изгиб по ГОСТ Р 56680 (стандартная схема нагружения) устанавливают длину нагружаемого пролета , равную 2S/11, где - длина пролета, при испытании на четырехточечный изгиб по ГОСТ Р 56791 или по ГОСТ Р 56680 (нестандартная схема нагружения, вариант 1) устанавливают длину нагружаемого пролета , равную /2, где - длина пролета.

6.2 При известном значении модуля упругости внешнего слоя образца, испытания проводят по ГОСТ Р 56791 по стандартной схеме нагружения.

6.3 Для каждого образца записывают значение деформации в зависимости от нагрузки. При отклонении диаграммы от линейной испытания прекращают и образец разгружают.

Значения регистрируют непрерывно или через регулярные интервалы, так чтобы при проведении испытания было записано не менее десяти значений.

При испытании по 6.1.1 значения деформации образцов, испытуемых по разным схемам нагружения, записывают при одинаковых значениях нагрузки.

     7 Обработка результатов

7.1 Общие положения

7.1.1 При неизвестном значении модуля упругости внешнего слоя обработку результатов проводят по 7.2.

При известном значении модуля упругости внешнего слоя обработку результатов проводят по 7.3.

7.1.2 Расчеты приведены для материалов внутреннего и внешнего слоев "сэндвич"-конструкций, которые имеют линейную зависимость деформации от нагрузки.

7.2 При неизвестном значении модуля упругости внешнего слоя

7.2.1 По графику зависимости деформации от нагрузки определяют отклонение от линейности, как показано на рисунке 1. Отклонение от линейности определяется в диапазоне нагрузок, при которых рассчитывают жесткость.

Примечание - Отклонение от линейности равно отношению разности деформации и деформации в линейной плоскости и разности деформации и поправки на изначальную нелинейность. Например, отклонение от нелинейности =(1,200-1,122)/(1,200-0,120)=7,2% (см. рисунок 1).

Зависимость деформации от нагрузки считают линейной, если максимальное отклонение составляет не более 10%

     
1 - поправка на изначальную нелинейность; 2 - отклонение от линейности

     
Рисунок 1 - Отклонение от линейности

7.2.2 Если образцы по 5.1.1-5.1.6 испытывают по двум схемам нагружения

7.2.2.1 Для каждого образца вычисляют жесткость при изгибе "сэндвич"-конструкции, поперечную жесткость при сдвиге "сэндвич"-конструкции и модуль сдвига внутреннего слоя "сэндвич"-конструкции (см. 7.2.6-7.2.12) для серии приложенных нагрузок (см. 6.3) на линейном участке диаграммы.

7.2.2.2 По результатам испытания всех образцов (см. 5.1) вычисляют среднеарифметическое значение жесткости при изгибе "сэндвич"-конструкции, поперечной жесткости при сдвиге "сэндвич"-конструкции и модуля сдвига внутреннего слоя "сэндвич"-конструкции, а также стандартное отклонение и коэффициент вариации (см. 7.4-7.6) для каждого значения нагрузки.

7.2.2.3 Если "сэндвич"-конструкция имеет линейную зависимость деформации от нагрузки, то по результатам вычисления (см. 7.2.2.2) среднеарифметического значения жесткости при изгибе "сэндвич"-конструкции, поперечной жесткости при сдвиге "сэндвич"-конструкции и модуля сдвига внутреннего слоя "сэндвич"-конструкции вычисляют среднеарифметическое значение жесткости при изгибе "сэндвич"-конструкции, поперечной жесткости при сдвиге "сэндвич"-конструкции и модуля сдвига внутреннего слоя "сэндвич"-конструкции для всего диапазона приложенных нагрузок.

7.2.3 Если образцы по 5.1.1-5.1.6 испытывают по трем и более схемам нагружения

7.2.3.1 Для каждого образца и каждой пары схем нагружения вычисляют жесткость при изгибе "сэндвич"-конструкции, поперечную жесткость при сдвиге "сэндвич"-конструкции и модуль сдвига внутреннего слоя "сэндвич"-конструкции (см. 7.2.6-7.2.12) для серии приложенных нагрузок (см. 6.3) на линейном участке диаграммы.

7.2.3.2 По результатам испытания образца по всем парам схем нагружения вычисляют среднеарифметическое значение жесткости при изгибе "сэндвич"-конструкции, поперечной жесткости при сдвиге "сэндвич"-конструкции и модуля сдвига внутреннего слоя "сэндвич"-конструкции для каждого значения нагрузки.

7.2.3.3 По результатам вычисления (см. 7.2.3.2) среднеарифметического значения жесткости при изгибе "сэндвич"-конструкции, поперечной жесткости при сдвиге "сэндвич"-конструкции и модуля сдвига внутреннего слоя "сэндвич"-конструкции для всех образцов вычисляют среднеарифметическое значение жесткости при изгибе "сэндвич"-конструкции, поперечной жесткости при сдвиге "сэндвич"-конструкции и модуля сдвига внутреннего слоя "сэндвич"-конструкции для каждого значения нагрузки.

7.2.3.4 По результатам вычисления (см. 7.2.3.3) среднеарифметического значения жесткости при изгибе "сэндвич"-конструкции, поперечной жесткости при сдвиге "сэндвич"-конструкции и модуля сдвига внутреннего слоя "сэндвич"-конструкции вычисляют среднеарифметическое значение жесткости при изгибе "сэндвич"-конструкции, поперечной жесткости при сдвиге "сэндвич"-конструкции и модуля сдвига внутреннего слоя "сэндвич"-конструкции для всего диапазона приложенных нагрузок.

7.2.4 Испытание по двум схемам нагружения, для каждой из которых используют отдельный набор образцов (см. 5.1.7)

По результатам испытания образцов для каждой схемы нагружения строят график зависимости деформации от нагрузки. Проводят вычисления по 7.2.2.

7.2.5 Испытание по трем и более схемам нагружения, для каждой из которых используют отдельный набор образцов

Выполняют процедуры по 7.2.3 и 7.2.4.

7.2.6 Испытание образцов в соответствии с комбинацией схем нагружения, указанной в перечислении а), 6.1.3

7.2.6.1 Жесткость при изгибе "сэндвич"-конструкции , Н·мм, вычисляют по формуле

,                                                        (7)

где - нагрузка при испытании по схеме 1 (см. перечисление а), 6.1.3), Н;

- длина пролета при испытании по схеме 1 (см. перечисление а), 6.1.3), мм;

- длина пролета при испытании по схеме 2 (см. перечисление а), 6.1.3), мм;

- деформация образца в середине пролета, соответствующая нагрузке , при испытании по схеме 1 (см. перечисление а), 6.1.3), мм;

- деформация образца в середине пролета, соответствующая нагрузке, при испытании по схеме 2 (см. перечисление а), 6.1.3), мм;

- нагрузка при испытании по схеме 2 (см. перечисление а), 6.1.3), Н.

7.2.6.2 Поперечную жесткость при сдвиге "сэндвич"-конструкции , Н, вычисляют по формуле

.                                                    (8)

7.2.6.3 Модуль сдвига внутреннего слоя "сэндвич"-конструкции , МПа, вычисляют по формуле

,                                                                 (9)

где - толщина "сэндвич"-конструкции, мм;

- толщина внешнего слоя "сэндвич"-конструкции, мм;

- ширина "сэндвич"-конструкции, мм.

7.2.7 Испытание образцов в соответствии с комбинацией схем нагружения, указанной в перечислении б), 6.1.3

7.2.7.1 Жесткость при изгибе "сэндвич"-конструкции , Н·мм, вычисляют по формуле

,                                                       (10)

где - нагрузка, при испытании по схеме 1 (см. перечисление б), 6.1.3), Н;

- длина пролета при испытании по схеме 1 (см. перечисление б), 6.1.3) (при условии, что ), мм;

- длина пролета при испытании по схеме 2 (см. перечисление б), 6.1.3), мм;

- деформация образца в середине пролета, соответствующая нагрузке , при испытании по схеме 1 (см. перечисление б), 6.1.3), мм;

- деформация образца в середине пролета, соответствующая нагрузке , при испытании по схеме 2 (см. перечисление б), 6.1.3), мм;

- нагрузка при испытании по схеме 2 (см. перечисление б), 6.1.3), Н.

7.2.7.2 Поперечную жесткость при сдвиге "сэндвич"-конструкции , Н, вычисляют по формуле

.                                                        (11)

Модуль сдвига внутреннего слоя "сэндвич"-конструкции , МПа, вычисляют по формуле (9).

7.2.8 Испытание образцов в соответствии с комбинацией схем нагружения, указанной в перечислении в), 6.1.3

7.2.8.1 Жесткость при изгибе "сэндвич"-конструкции , Н·мм, вычисляют по формуле

,                                                     (12)

где - нагрузка, при испытании по схеме 1 (см. перечисление в), 6.1.3), Н;

- длина пролета при испытании по схеме 1 (см. перечисление в), 6.1.3), мм;

- длина пролета при испытании по схеме 2 (см. перечисление в), 6.1.3), мм;

- деформация образца в середине пролета, соответствующая нагрузке , при испытании по схеме 1 (см. перечисление в), 6.1.3), мм;

- деформация образца в середине пролета, соответствующая нагрузке, при испытании по схеме 2 (см. перечисление в), 6.1.3), мм;

- нагрузка, при испытании по схеме 2 (см. перечисление в), 6.1.3), Н.

7.2.8.2 Поперечная жесткость при сдвиге "сэндвич"-конструкции , Н, вычисляют по формуле

.                                                  (13)

Модуль сдвига внутреннего слоя "сэндвич"-конструкции , МПа, вычисляют по формуле (9).

7.2.9 Испытание образцов в соответствии с комбинацией схем нагружения, указанной в перечислении г), 6.1.3

7.2.9.1 Жесткость при изгибе "сэндвич"-конструкции , Н·мм, вычисляют по формуле

,                                                   (14)

где - нагрузка при испытании по схеме 1 (см. перечисление г), 6.1.3), Н;

- длина пролета при испытании по схеме 1 (см. перечисление г), 6.1.3), мм;

- длина пролета при испытании по схеме 2 (см. перечисление г), 6.1.3), мм;

- деформация образца в середине пролета, соответствующая нагрузке , при испытании по схеме 1 (см. перечисление г), 6.1.3), мм;

- деформация образца в середине пролета, соответствующая нагрузке , при испытании по схеме 2 (см. перечисление г) 6.1.3), мм;

- нагрузка при испытании по схеме 2 (см. перечисление г) 6.1.3), Н.

7.2.9.2 Поперечную жесткость при сдвиге "сэндвич"-конструкции , Н, вычисляют по формуле

.                                                    (15)

7.2.9.3 Модуль сдвига внутреннего слоя "сэндвич"-конструкции , МПа, вычисляют по формуле (9).

7.2.10 Испытание образцов в соответствии с комбинацией схем нагружения, указанной в перечислении д), 6.1.3

7.2.10.1 Жесткость при изгибе "сэндвич"-конструкции , Н·мм, вычисляют по формуле

,                                                  (16)

где - нагрузка при испытании по схеме 1 (см. перечисление д), 6.1.3), Н;

- длина пролета при испытании по схеме 1 (см. перечисление д), 6.1.3), мм;

- длина пролета при испытании по схеме 2 (см. перечисление д), 6.1.3), мм;

- деформация образца в середине пролета, соответствующая нагрузке , при испытании по схеме 1 (см. перечисление д), 6.1.3), мм;

- деформация образца в середине пролета, соответствующая нагрузке , при испытании по схеме 2 (см. перечисление д), 6.1.3), мм;

- нагрузка при испытании по схеме 2 (см. перечисление д) 6.1.3), Н.

7.2.10.2 Поперечная жесткость при сдвиге "сэндвич"-конструкции , Н, вычисляют по формуле

.                                                      (17)

7.2.10.3 Модуль сдвига внутреннего слоя "сэндвич"-конструкции , МПа, вычисляют по формуле (9).

7.2.11 Испытание образцов в соответствии с комбинацией схем нагружения, указанной в перечислении е), 6.1.3

7.2.11.1 Жесткость при изгибе "сэндвич"-конструкции , Н·мм, вычисляют по формуле

,                                                (18)

где - нагрузка при испытании по схеме 1 (см. перечисление е), 6.1.3), Н;

- длина пролета при испытании по схеме 1 (см. перечисление е), 6.1.3), мм;

- длина пролета при испытании по схеме 2 (см. перечисление е), 6.1.3), мм;

- деформация образца в середине пролета, соответствующая нагрузке , при испытании по схеме 1 (см. перечисление е), 6.1.3), мм;

- деформация образца в середине пролета, соответствующая нагрузке, при испытании по схеме 2 (см. перечисление е), 6.1.3), мм;

- нагрузка при испытании по схеме 2 (см. перечисление е), 6.1.3), Н.

Поперечную жесткость при сдвиге "сэндвич"-конструкции , Н, вычисляют по формуле

.                                               (19)

Модуль сдвига внутреннего слоя "сэндвич"-конструкции , МПа, вычисляют по формуле (9).

7.2.12 Испытание образцов в соответствии с комбинацией схем нагружения, указанной в перечислении ж), 6.1.3

7.2.12.1 Жесткость при изгибе "сэндвич"-конструкции , Н·мм, вычисляют по формуле

,                                                   (20)

где - нагрузка при испытании по схеме 1 (см. перечисление ж), 6.1.3), Н;

- длина пролета при испытании по схеме 1 (см. перечисление ж), 6.1.3), мм;

- длина пролета при испытании по схеме 2 (см. перечисление ж), 6.1.3), мм;

- деформация образца в середине пролета, соответствующая нагрузке , при испытании по схеме 1 (см. перечисление ж) 6.1.3), мм;

- деформация образца в середине пролета, соответствующая нагрузке , при испытании по схеме 2 (см. перечисление ж), 6.1.3), мм;

- нагрузка, при испытании по схеме 2 (см. перечисление ж), 6.1.3), Н.

7.2.12.2 Поперечную жесткость при сдвиге "сэндвич"-конструкции , Н, вычисляют по формуле

.                                             (21)

Модуль сдвига внутреннего слоя "сэндвич"-конструкции , МПа, вычисляют по формуле (9).

7.3 При известном значении модуля упругости внешнего слоя

7.3.1 Жесткость при изгибе "сэндвич"-конструкции , Н·мм, вычисляют по формуле

,                                                      (22)

где - модуль упругости материала внешнего слоя "сэндвич"-конструкции, МПа;

- толщина материала внутреннего слоя "сэндвич"-конструкции, мм.

Толщину материала внутреннего слоя "сэндвич"-конструкции , мм, вычисляют по формуле

,                                                             (23)

где - толщина "сэндвич"-конструкции, мм;

- толщина внешнего слоя "сэндвич"-конструкции, мм.

7.3.2 Поперечную жесткость при сдвиге "сэндвич"-конструкции , Н, вычисляют по формуле

.                                                          (24)

7.3.3 Модуль сдвига внутреннего слоя "сэндвич"-конструкции , МПа, вычисляют по формуле (9).

7.4 Среднеарифметическое значение жесткости при изгибе "сэндвич"-конструкции (поперечной жесткости при сдвиге , модуля сдвига внутреннего слоя "сэндвич"-конструкции ), Н·мм (Н, МПа) вычисляют по формуле

,                                                   (25)

где - значение жесткости при изгибе "сэндвич"-конструкции (поперечной жесткости при сдвиге, модуля сдвига внутреннего слоя "сэндвич"-конструкции), Н·мм (Н, МПа);

- число образцов.

Результат округляют до третьей значащей цифры.

7.5 Стандартное отклонение жесткости при изгибе "сэндвич"-конструкции (поперечной жесткости при сдвиге , модуля сдвига внутреннего слоя "сэндвич"-конструкции ), Н·мм (Н, МПа), вычисляют по формуле

.                            (26)

Результат округляют до третьей значащей цифры.

7.6 Коэффициент вариации ,%, вычисляют по формуле

.                                                (27)

Результат округляют до третьей значащей цифры.

     8 Протокол испытаний

Результаты проведения испытаний оформляют в виде протокола, который должен содержать:

- ссылку на настоящий стандарт;

- описание "сэндвич"-конструкции, включая: тип, обозначение, присвоенное изготовителем, номер партии, дату изготовления, нормативный документ или техническую документацию на изделие, материал внешнего слоя, материал внутреннего слоя, клеящее вещество;

- процедуру изготовления образца;

- длину, ширину, толщину образца;

- сведения об используемом оборудовании для испытания;

- условия кондиционирования и испытания;

- количество образцов;

- процедуру изготовления образца;

- жесткость при изгибе "сэндвич"-конструкции, ее среднее арифметическое значение, стандартное отклонение и коэффициент вариации;

- поперечную жесткость при сдвиге "сэндвич"-конструкции, ее среднее арифметическое значение, стандартное отклонение и коэффициент вариации;

- модуль сдвига внутреннего слоя "сэндвич"-конструкции, ее среднее арифметическое значение, стандартное отклонение и коэффициент вариации;

- модуль упругости внешнего слоя;

- дату проведения испытаний.

А.1 Участок АС графика зависимости силы от деформации, представленного на рисунке А.1, не отражает истинных свойств материала, т.к. учитывает провисание и выравнивание образца, а также наличие опоры. Необходимо скомпенсировать эти погрешности, чтобы получить нулевую точку на оси деформации и правильный угол наклона графика.

     
Рисунок А.1 - График зависимости силы от деформации

А.2 Для того чтобы получить точку на оси деформации, необходимо продлить линейный участок кривой "сила-деформация" до пересечения с осью. Точка В, из которой далее следует измерять деформацию, является поправкой на изначальную нелинейность (0,000).