ICS83.120 Q23 中华人民共和国国家标准 GB/T30969—2014 聚 聚合物基复合材料短梁剪切强度 试验方法 Testmethodforshort-beamshearstrengthofpolymer matrixcompositematerials 2014-07-24发布 2015-01-01实施 中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局 中国国家标准化管理委员会发布前 言 本标准按照GB/T1.1—2009给出的规则起草。 本标准由中国建筑材料联合会、中国航空工业集团公司提出。 本标准由全国纤维增强塑料标准化技术委员会、全国航空器标准化技术委员会(SAC/TC435) 归口。 本标准起草单位:中国飞机强度研究所、中国航空工业集团公司北京航空材料研究院。 本标准主要起草人:谢佳卉、杨胜春、沈真、沈薇、李雪琴、孙坚石、周建锋、肖娟。 ⅠGB/T30969—2014 聚合物基复合材料短梁剪切强度 试验方法 1 范围 本标准规定了聚合物基复合材料短梁剪切强度试验方法的试验设备、试样、试验步骤、计算和试验 报告。 本标准适用于连续纤维增强聚合物基复合材料短梁剪切强度的测定。 2 规范性引用文件 下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件,仅注日期的版本适用于本文 件。凡是不注日期的引用文件,其最新版本(包括所有的修改单)适用于本文件。 GB/T1446 纤维增强塑料性能试验方法总则 GB/T3961 纤维增强塑料术语 3 术语和定义 GB/T3961界定的术语和定义适用于本文件。 4 方法原理 采用小跨厚比三点弯曲法,获得试样的短梁剪切强度。 5 试验设备 5.1 试验机与测试仪器 试验机和测试仪器应符合GB/T1446的规定。 5.2 加载头和支座 5.2.1 平板试样 试验夹具的加载头半径为3mm,2个支座的半径为1.5mm,加载头和支座的长度至少应超出试样 宽度4mm,硬度为HRC40~45,见图1。 1GB/T30969—2014 说明: 1———加载头; 2———试样; 3———支座; R———加载头半径,R=3mm; r———支座半径,r=1.5mm; l———跨距,l=4h; L———试样长度; P———压力。 图1 平板试样加载示意图 5.2.2 曲板试样 试验夹具的加载头半径为3mm,支座采用2块平板,加载头和支座的长度至少应超出试样宽度 4mm,硬度为HRC40~45,见图2。 说明: 1———加载头; 2———试样; 3———支座; R———加载头半径,R=3mm; l———跨距,l=4h; P———压力。 图2 曲板试样加载示意图 5.3 环境箱 环境箱的控制精度应满足试验要求,经计量检定合格,并在有效期内使用。 2GB/T30969—2014 6 试样 6.1 铺层形式 试样可采用0°单向板和多向对称均衡层合板,对多向层合板,沿长度方向的纤维含量应不少 于10%。 6.2 试样形状与尺寸 6.2.1 平板试样 平板试样的形状见图3,试样的几何尺寸要求如下: a) 试样厚度:h=2mm~6mm; b) 试样宽度:w=(2~3)h; c) 试样长度:L=5h+10mm。 铺层方向相对于○B的公差为±0.5°。 图3 平板试样示意图 6.2.2 曲板试样 曲板试样的形状见图4,试样的几何尺寸要求如下: a) 试样厚度:h=2mm~6mm; b) 试样宽度:w=(2~3)h; c) 试样长度(最小弦长):L=5h+10mm; d) 圆心角:θ≤30°; e) 曲率半径:Rs=L/2sin(θ/2)-h。 3GB/T30969—2014 铺层方向相对于○A的公差为±0.5°。 图4 曲板试样示意图 6.3 试样制备 试样制备按GB/T1446的规定。 6.4 试样数量 每组有效试样应不少于5个。 7 试验条件 7.1 试验环境条件 7.1.1 实验室标准环境条件 实验室标准环境条件按GB/T1446中的规定。 7.1.2 非实验室标准环境条件 7.1.2.1 高温试验环境条件 首先将环境箱和试验夹具预热到规定的试验温度,然后将试样加热到规定的试验温度,并用与试样 工作段直接接触的温度传感器加以校验。对干态试样,在试样达到试验温度后,保温5min~10min开 4GB/T30969—2014 始试验;对湿态试样,在试样达到试验温度后,保温2min~3min开始试验。试验中试样温度保持在规 定试验温度的±3℃范围内。 7.1.2.2 低温(低于零度)试验环境条件 首先将环境箱和试验夹具冷却到规定的试验温度,然后将试样冷却到规定的试验温度,并用与试样 工作段直接接触的温度传感器加以校验。在试样达到试验温度后,保温5min~10min开始试验。试 验中试样温度保持在规定试验温度的±3℃范围内。 7.2 试样状态调节 7.2.1 干态试样状态调节 试验前,试样在实验室标准环境条件下至少放置24h。 7.2.2 湿态试样状态调节 试验前,应在规定的温度和湿度条件下使试样达到所要求的吸湿状态。推荐的温度和湿度条件 如下: a) 温度:70℃±3℃; b) 相对湿度:85%±5%。 湿态试样状态调节结束后,应将试样用湿布包裹放入密封袋内,直到进行力学试验,试样在密封袋 内的储存时间应不超过14d。 8 试验步骤 8.1 试验前准备 8.1.1 按GB/T1446的规定检查试样外观,对每个试样编号。 8.1.2 按7.2的规定对试样进行状态调节。 8.1.3 状态调节后,测量试样中心截面处的宽度和厚度,宽度测量精确到0.02mm,厚度测量精确到 0.01mm。 8.2 试样安装 8.2.1 调整跨距,使支座跨厚比为4,测量精确到0.1mm。 8.2.2 调整加载头和支座,使加载头和两侧支座的轴线相互平行,并与两侧支座等距,测量精确到 0.1mm。 8.2.3 将试样居中置于试验夹具中,使试样光滑面置于支座上,见图1和图2。将试样中心与加载头中 心对齐,并使试样长轴与加载头和支座垂直。 8.3 试验 8.3.1 对于在实验室标准环境条件下进行的试验,按7.1.1的规定进行;而对于在非实验室标准环境条 件下进行的试验,则按7.1.2的规定进行。 8.3.2 按1mm/min~2mm/min加载速度对试样连续加载,直到试样破坏或加载头的位移超过了试 样的名义厚度时,停止试验。若试样破坏,则记录试样失效模式和最大载荷。 8.3.3 典型的失效模式见图5。 5GB/T30969—2014 a) 层间剪切 b) 弯曲 c) 非弹性变形 图5 典型失效模式示意图 9 计算 9.1 短梁剪切强度 短梁剪切强度按式(1)计算,结果保留3位有效数字: τsbs=3Pmax 4wh……………………………(1) 式中: τsbs———短梁剪切强度,单位为兆帕(MPa); Pmax———破坏前试样承受的最大载荷,单位为牛(N); w———试样宽度,单位为毫米(mm); h———试样厚度,单位为毫米(mm)。 9.2 统计 对于每一组试验,按GB/T1446的规定计算短梁剪切强度的算术平均值、标准差和离散系数。 10 试验报告 试验报告一般包括下列内容: a) 试验项目名称和执行标准; b) 试验人员、试验时间和地点; c) 试样来源及制备情况,材料品种及规格; d) 试样铺层方式、编号、形状和尺寸、外观质量及数量; 6GB/T30969—2014