ГОСТ Р 56794-2015

     

НАЦИОНАЛЬНЫЙ СТАНДАРТ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

КОМПОЗИТЫ ПОЛИМЕРНЫЕ

Метод определения стойкости к разрушению под воздействием концентрированной квазистатической вдавливающей нагрузки

Polymer composites. Method for determination of damage resistance to concentrated quasi-static indentation force

ОКС 83.080

Дата введения 2017-01-01

     

Предисловие

1 ПОДГОТОВЛЕН Федеральным государственным унитарным предприятием "Всероссийский научно-исследовательский институт стандартизации материалов и технологий" (ФГУП "ВНИИ СМТ") совместно с Открытым акционерным обществом "НПО Стеклопластик" при участии Объединения 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 ДЕЙСТВИЕ Приказом Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии от 27 ноября 2015 г. N 2051-ст

4 Настоящий стандарт является модифицированным по отношению к стандарту АСТМ Д 6264/Д 6264M-12* "Стандартный метод испытаний измерений стойкости к повреждениям у композиционных материалов с полимерной матрицей, армированных волокном, под воздействием квазистатического нагружения сосредоточенной силой вдавливания" (ASTM D 6264/D 6264M-12 "Standard test method for measuring the damage resistance of a fiber-reinforced polymer-matrix composite to a concentrated quasi-static indentation force"). При этом дополнительные слова и фразы, 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 бумажном оригинале обозначения и номера стандартов и нормативных документов приводятся обычным шрифтом; обозначения и номера стандартов и нормативных документов в разделе 5 "Аппаратура" и отмеченные по тексту знаком "**" выделены курсивом. - Примечание изготовителя базы данных.

Исключены ссылки на справочник по композитам Министерства обороны США на возможные методы неразрушающего контроля материалов, так как данные методы не применяют в отечественной практике.

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

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

Отдельные пункты и подпункты, не включенные в основную часть настоящего стандарта, приведены в дополнительном приложении ДА.

Сведения о соответствии ссылочных национальных и межгосударственных стандартов стандартам АСТМ приведены в дополнительном приложении ДБ.

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

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

Настоящий стандарт устанавливает метод определения стойкости к разрушению под воздействием концентрированной квазистатической вдавливающей нагрузки полимерного композита с многонаправленными армированными слоями. Метод применяют для определения стойкости к разрушению образца, который опирается над отверстием с круглым поперечным сечением, или который жестко закреплен. Стандарт распространяется на полимерные композиты, армированные непрерывными волокнами, при этом диапазон допустимых материалов для испытаний и толщин указан в 6.2. Данная методика испытания может быть использована для композитов других типов и классов.

Данный метод испытаний используют для отбора материалов по их стойкости к разрушению или же для того, чтобы нанести образцу повреждение для последующего испытания на стойкость к разрушению. Образец, который подвергают вдавливанию, может впоследствии быть испытан в соответствии с ГОСТ 33495 в целях определения остаточной прочности. В качестве альтернативного способа формирования повреждения, вызванного поперечной силой, а также для определения стойкости к повреждениям допускается использовать ударное воздействие падающим грузом в соответствии с ГОСТ 33496.

     2 Нормативные ссылки

В настоящем стандарте использованы нормативные ссылки на следующие стандарты*:

________________

* Таблицу соответствия национальных стандартов международным см. по ссылке. - Примечание изготовителя базы данных.

ГОСТ 8.640-2014 Государственная система обеспечения единства измерений. Государственная поверочная схема для средств измерений силы

ГОСТ 9013-59 (ИСО 6508-86) Металлы. Метод измерения твердости по Роквеллу

ГОСТ 14766-69 Машины и приборы для определения механических свойств материалов. Термины и определения

ГОСТ 15139-69 Пластмассы. Методы определения плотности (объемной массы)

ГОСТ 18321-73 Статистический контроль качества. Методы случайного отбора выборок штучной продукции

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

ГОСТ 32794-2014 Композиты полимерные. Термины и определения

ГОСТ 33495-2015 Композиты полимерные. Метод испытания на сжатие после удара

ГОСТ 33496-2015 Композиты полимерные. Метод испытания на сопротивление повреждению при ударе падающим грузом

ГОСТ Р ИСО 5725-1-2002 Точность (правильность и прецизионность) методов и результатов измерений. Часть 1. Основные положения и определения

ГОСТ Р 56682-2015 Композиты полимерные. Методы определения объема матрицы, армирующего наполнителя и пустот

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

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

ГОСТ Р 56787-2015 Композиты полимерные. Руководство по неразрушающим испытаниям

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

ГОСТ Р 56813-2015 Композиты полимерные. Руководство по изготовлению пластин для испытания и механической обработке

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.

     3 Термины и определения

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

Примечание - В случае расхождения в терминах ГОСТ 32794 имеет приоритет перед другими терминами и определениями:

3.1.1 контактная нагрузка: Нагрузка, которая прикладывается к образцу индентором в ходе испытания и которое фиксируется индикатором силы.

3.1.2 глубина вдавливания: Остаточная глубина вдавливания, которую формирует индентор после снятия приложенной нагрузки. Глубину вдавливания определяют как наибольшее расстояние в направлении перпендикулярном к поверхности образца от самой низкой точки вмятины до плоскости поверхности, которую не затронула вмятина.

3.1.3 смещение индентора: Смещение индентора относительно опоры образца.

3.1.4 номинальное значение: Значение, приписываемое количественно измеряемой величине в целях удобства обозначения. В отношении номинального значения можно устанавливать допуски для определения допустимого диапазона соответствующей величины.

3.1.5 принципиальная система координат материала: Система координат, оси которой соответствуют плоскостям симметрии материала.

Примечание - Для осей декартовой системы координат (123, xyz и т.п.) выбирают перпендикулярные направления плоскостей симметрии, с тем чтобы максимальное значение свойства материала в одном направлении (для упругих свойств - ось максимальной жесткости) соответствовало 1 или х, а минимальное (при наличии) - 3 или z. Анизотропные материалы не имеют принципиальной системы координат вследствие полного отсутствия симметрии, в то время как для изотропных материалов любая система координат является принципиальной. В слоистых композитах понятие "принципиальная система координат" имеет смысл только в отношении отдельно взятого ортотропного слоя. Соответствующим термином для слоистых композитов будет "базовая система координат".

3.1.6 базовая система координат: Система координат для слоистых композитов, используемая для определения взаимной ориентации слоев. Одна из осей базовой системы координат (как правило, ось х декартовой системы) выбирается в качестве основной, ей приписывается определенное положение и относительно нее определяется положение принципиальной оси каждого слоя материала для определения ориентации данного слоя относительно других слоев.

     4 Сущность метода

4.1 Плоский образец квадратной формы из композита подвергают концентрированной поперечной нагрузке путем медленного надавливания полусферического наконечника индентора. Результатом определения стойкости к разрушению под воздействием концентрической квазистатической нагрузки являются значение максимальной контактной нагрузки, размер и форма разрушения. Дополнительно при определении стойкости к разрушению под воздействием концентрической квазистатической нагрузки определяют энергию при максимальном смещении индентора и энергию, поглощенную при проведении испытаний.

4.2 Настоящий метод используют для измерения стойкости к разрушению под воздействием концентрической квазистатической нагрузки для образца, который опирается над отверстием с круглым поперечным сечением или который жестко закреплен. Повреждение наносят в поперечном направлении, концентрированную нагрузку (перпендикулярную к плоскости слоистой пластины) прикладывают путем медленного надавливания полусферического индентора с измерителем смещения внутрь лицевой поверхности образца (см. рисунок 1). Полученное повреждение зависит от используемой аппаратуры; нельзя проводить сравнение между результатами испытаний, если они были получены на различном оборудовании и при различных условиях.

1 - индентор; 2 - образец; 3 - опора; F - контактная нагрузка

Рисунок 1 - Определение стойкости к разрушению под воздействием концентрированной квазистатической вдавливающей нагрузки

4.3 Приемлемыми режимами разрушения являются разрушения в центральной части пластинки, на значительном расстоянии от ее краев.

4.4 Мешающие воздействия

4.4.1 Настоящий метод испытаний может быть практически полезен при моделировании зависимости "нагрузка/смещение" в случае ударных нагрузок твердым телом, имеющим большую массу с большим ускорением, которым подвергают малые по размерам пластины. Тем не менее данный метод испытаний не объясняет распространение волн и колебаний в образце, поведение материала образца в зависимости от периода времени или ударные воздействия, в которых преобладают силы инерции.

4.4.2 Реакция образца на поперечную нагрузку зависит от многих факторов, например толщины материала, толщины каждого слоя в укладке, схемы укладки, условий среды, геометрических параметров, геометрических параметров наконечника индентора, а также граничных условий.

4.4.3 Подготовка материала и образца

Несовершенство методов изготовления образцов, отсутствие контроля направления волокон и повреждения, вызванные неправильной обработкой образца, являются известными причинами широкого разброса результатов испытаний композитов в целом. На результат испытаний влияют такие характеристики материала образца как неравномерность толщины, изгибы, шероховатость поверхности, а также несоответствие размерам, указанным в 6.2.

4.4.4 Геометрическая форма образца и место вдавливания

Размер, форма, толщина и схема укладки, также как и место вдавливания, значительно влияют на деформацию образца и динамику образования повреждения образцов. Уровень ортотропности слоистого материала может значительно влиять на образование повреждения. На результат может повлиять то, что сила вдавливания прикладывалась не перпендикулярно к плоскости пластины из слоистого материала.

4.4.5 Характеристики подставки, обеспечивающей опору образца

Геометрическая форма подставки, обеспечивающей опору образца, ее материал, а также стойкость к изгибающему усилию оказывают влияние на результаты испытаний

4.4.6 Неразрушающий контроль

Влияние неразрушающего контроля (НК) зависит от используемого метода, множества возможностей проведения методов, от стажа дефектоскописта и т.д.

4.4.7 Глубина вмятины может "релаксировать" или уменьшаться с течением времени или при воздействии различных условий окружающей среды.

4.4.8 На неслоистых композитах, композитах, армированных волокном в трех измерениях, могут образовываться повреждения, механизмы которых отличны от тех, которые свойственны слоистым материалам.

     5 Аппаратура