ГОСТ Р 56793-2015

     

НАЦИОНАЛЬНЫЙ СТАНДАРТ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

     

КОМПОЗИТЫ ПОЛИМЕРНЫЕ

Определение характеристик межслоевой трещиностойкости (вязкости разрушения) при циклическом нагружении по типу I (моде I) однонаправленно-армированных композитов методом испытания на растяжение двухконсольной балки с торцевой трещиной (DCB-Test)

Polymer composites. Determination Interlaminar Fracture Toughness under the cyclic loading on Mode I of Unidirectional-Reinforced Composites using the Double Cantilever Beam the Tensile by notched test (DCB-Test)*

________________

* Измененная редакция, Изм. N 1.     

ОКС 83.120

         19.020*

________________

* Измененная редакция, Изм. N 1.     

Дата введения 2017-01-01

Предисловие

1 РАЗРАБОТАН Объединением юридических лиц "Союз производителей композитов" (Союзкомпозит) совместно с Акционерным обществом "НПО Стеклопластик" (АО "НПО Стеклопластик")

(Измененная редакция, Изм. N 1).

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 2050-ст

4 Настоящий стандарт разработан с учетом основных нормативных положений стандарта АСТМ Д6115-97 (2019)* "Стандартный метод определения начала усталостного роста трещин при нагружении по типу I однонаправленно-армированных полимерных композитов" (ASTM D6115-97 (2019) "Standard Test Method for Mode I Fatigue Delamination Growth Onset of Unidirectional Fiber-Reinforced Polymer Matrix Composites", NEQ)

________________

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

(Измененная редакция, Изм. N 1).

5 ВВЕДЕН ВПЕРВЫЕ

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.rst.gov.ru)

(Измененная редакция, Изм. N 1).

ВНЕСЕНА поправка, опубликованная в ИУС N 4, 2017 год

Поправка внесена изготовителем базы данных

ВНЕСЕНО Изменение N 1, утвержденное и введенное в действие приказом Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии от 14.11.2023 N 1392-ст c 01.03.2024

Изменение N 1 внесено изготовителем базы данных по тексту ИУС N 2, 2024     

     1 Область применения

1.1 Настоящий стандарт распространяется на многослойные однонаправленно-армированные непрерывными волокнами композитные материалы с однофазной полимерной матрицей (полимерные композиты). Данное ограничение обусловлено результатами, полученными в ходе межлабораторных испытаний.

1.2 Настоящий стандарт устанавливает метод определения энергетических характеристик межслоевой трещиностойкости (вязкости разрушения) и количества циклов для инициирования роста трещины расслоения при циклическом нагружении однонаправленно-армированных полимерных композитов в условиях нагружения отрывом (тип I, мода I) при испытании на растяжение с постоянной амплитудой нагружения образца в виде двухконсольной балки с торцевой трещиной (DCB-Test).

Испытания полимерных композитов других классов и типов с использованием настоящего метода испытаний может дать желаемые результаты, тем не менее следует учитывать влияние некоторых факторов.

Раздел 1 (Измененная редакция, Изм. N 1).

     2 Нормативные ссылки

В настоящем стандарте использованы нормативные ссылки на следующие стандарты:      

ГОСТ 14766 Машины и приборы для определения механических свойств материалов. Термины и определения

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 ИСО 3534-2 Статистические методы. Словарь и условные обозначения. Часть 2. Прикладная статистика

ГОСТ Р ИСО 5725-1 Точность (правильность и прецизионность) методов и результатов измерений. Часть 1. Основные положения и определения

ГОСТ Р 56679 Композиты полимерные. Метод определения пустот

ГОСТ Р 56682 Композиты полимерные и металлические. Методы определения объема матрицы, армирующего наполнителя и пустот

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

ГОСТ Р 56815 Композиты полимерные. Метод определения удельной работы расслоения в условиях отрыва

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 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.

(Поправка. ИУС N 4-2017), (Измененная редакция, Изм. N 1).

     3 Термины и определения

В настоящем стандарте применены термины по ГОСТ 14766, ГОСТ 24888, ГОСТ 32794*, ГОСТ Р ИСО 3534-2, ГОСТ Р ИСО 5725-1, а также следующие термины с соответствующими определениями:

______________

* При расхождениях в терминах ГОСТ 32794 имеет приоритет перед другими стандартами     

3.1 тип I (мода I): Режим нагружения, при котором поверхности трещины под действием растягивающих напряжений расходятся в направлении, перпендикулярном плоскости трещины (отрыв), и отсутствует относительный сдвиг поверхностей трещины.

3.2 количество циклов до начала распространения трещины : Количество циклов нагружения отрывом, необходимое для начала роста трещины расслоения от заложенной вставки.

3.3 отношение критической интенсивности высвобождения энергии деформации (критической работы расслоения) к количеству циклов нагружения, кривая G-N: Отношение критического значения интенсивности высвобождения энергии деформации при циклической нагрузке к количеству циклов до начала роста трещины расслоения от заложенной вставки .

3.4 интенсивность высвобождения энергии деформации (удельная работа расслоения) G, Дж/мм: Значение отношения изменения упругой энергии, высвобождающейся при росте трещины в образце в условиях нагружения, к бесконечно малому приращению площади трещины, растущей при постоянном перемещении. Интенсивность высвобождения энергии деформации (удельной работы расслоения) G вычисляют по формуле

,                                                             (1)

где U - общая энергия упругой деформации в испытуемом образце, Дж/мм;

b - ширина образца, мм;

a - длина трещины расслоения, мм.     

3.5 критическая интенсивность высвобождения энергии деформации (критическая работа расслоения) в условиях отрыва (по типу I, по моде I) , Дж/м: Критическое значение G для роста трещины расслоения под действием растягивающих напряжений в условиях нагружения отрывом или постоянного перемещения.

Раздел 3 (Измененная редакция, Изм. N 1).

     4 Сущность метода

4.1 Метод заключается в испытании образца многослойного полимерного композитного материала в виде двухконсольной балки с предварительно нанесенной на его конце трещиной по ГОСТ Р 56815 (см. рисунок 1) в условиях нагружения отрывом (тип I, мода I). Образец подвергают циклической нагрузке с заданной частотой по ГОСТ Р 56815.

1 - ось шарнира петли; 2 - вставка; - начальная длина трещины; - ширина образца; - длина образца; - толщина образца

Рисунок 1 - Двухконсольный образец, закрепленный в рояльные петли 2

Результаты, полученные при измерении различных уровней интенсивности высвобождения энергии деформации на серии образцов, позволяют построить кривую G-N, как показано на рисунке 2.

(Измененная редакция, Изм. N 1).

- максимальная или пиковая интенсивность высвобождения энергии деформации; N - количество циклов до начала расслоения

Рисунок 2* - Кривая G-N

________________

* Измененная редакция, Изм. N 1.

4.2 Двухконсольный образец подвергают циклической нагрузке с заданной частотой по ГОСТ Р 56815 и определяют количество циклов до начала распространения трещины . Для линейной упругости и незначительного прогиба (0,4) соотношение перемещения совпадает с соотношением минимальной и максимальной нагрузки, . Интенсивность высвобождения энергии деформации при циклическом нагружении для трещин в условиях отрыва (по типу I, по моде I), например максимальное значение , рассчитывают при помощи модифицированной теории изгиба балок или другими способами, описанными в ГОСТ Р 56815. В результате испытаний на серии образцов получают зависимость между и для заданной частоты.

(Поправка. ИУС N 4-2017), (Измененная редакция, Изм. N 1).

4.3 Влияющие факторы

4.3.1 Для вычисления значений интенсивности высвобождения энергии деформации предполагают, что упругость имеет линейную зависимость. Данное допущение действительно, когда зона повреждения и/или нелинейной деформации по фронту расслоения небольшая по сравнению с наименьшим размером образца (для данного метода испытания, как правило, это толщина).

(Измененная редакция, Изм. N 1).

4.3.2 Поскольку при усталостном нагружении материала растет расслоение, может также произойти сшивка волокон, наблюдаемая при испытаниях по ГОСТ Р 56815. Это приводит к торможению распространения усталостного расслоения и уменьшению его скорости, что имеет непосредственное влияние на результаты испытаний. Также изменение скорости распространения расслоения для двухконсольного образца очень высока по отношению к изменению интенсивности высвобождения энергии деформации при циклическом нагружении, поэтому небольшие колебания интенсивности высвобождения энергии деформации приведут к значительному изменению скорости распространения расслоения. По этим двум причинам данный метод не подходит для контроля скорости роста усталостной трещины, но зато он позволяет определить такую величину , при которой по завершении заданного количества циклов распространение трещины не произойдет ( обусловлено конкретным применением).