(高清版)GBT 39484-2020 纤维增强塑料复合材料 用校准端载荷分裂试验（C-ELS）和有效裂纹长度法测定单向增强材料的Ⅱ型断裂韧性

GB/T39484—2020/ISO15114:2014纤维增强塑料复合材料用校准端载荷分裂试验(C-ELS)和有效裂纹长度法单向增强材料的Ⅱ型断裂韧性国家市场监督管理总局国家标准化管理委员会IGB/T39484—2020/IS本标准使用翻译法等同采用ISO15114:2014《纤维增强塑料复合材料用校准端载荷分裂试验——GB/T2918—2018塑料试样状态调节和试验的标准环境(ISO291:2008,MOD); GB/T17200—2008橡胶塑料拉力、压力和弯曲试验机(恒速驱动)技术规范(ISO5893: -GB/T28891—2012纤维增强塑料复合材料单向增强材料I型层间断裂韧性Gnc的测定1纤维增强塑料复合材料用校准端载荷ISO291塑料试样状态调节和试验的标准环境(Plastics—StandardatmospheresforconditioningISO5893橡胶和塑料试验设备拉伸、弯曲和压缩型(恒速驱动)规范[Rubberandplasticstestequipment—Tensile,flexuralandcompressiontypes(constantrateoftraverse)—SpecifiISO15024纤维增强塑料复合材料单向增强材料I型层间断裂韧性Gc的测定(Fibrereinforcedplasticcomposites—DeterminationofmodeIinterlaminarfracturetoughnessGcforunidi-rectionallyreinforcedma交线)至试样边缘上分层尖端的距离(见图1);Csx——试样初始柔度增加5%;2GB/T39484—2020/ISl₁——加载块的销孔中心至与其粘接的试样悬臂梁中面的距离(见图5),若销孔位于加载块的中l₃——加载块长度(见图5);L——加载线与夹具间试样的自由长度(见图1);VIS——在试样的边缘上通过目测可识别的分层扩展起始点(见图7);5%——斜率为Csx的直线与载荷-位移曲线的交点。其载荷相对误差不应超过士1%(载荷应控制在100N~1000N)。试验机应配备能将载荷传递到嵌入原理如图1所示。在循环对比试验(见第9章)中的两种试验夹具如图2所示。3图2两种ELS试验夹具6试样试样的长度不小于嵌入物的有效长度a。加上110mm,即l≥(a。+110)mm,推荐的嵌入a₀>50mm。推荐的试样宽度和长度分别为20mm和190mm。对于纤维体积含量为60%的碳纤维的厚度(2h)为5mm。试样的自由长度L一般为100mm。入薄膜一侧的末端粘接加载块的试样用于夹具校准，见图3a)。在嵌入薄c)在嵌入薄膜末端处，沿着试样边缘每间隔2.0mm或2.5mm做标记(见图4),延伸至a等于90mm、100mm和110mm处画5测量并记录每个试样的长度l,精确至毫宽度b,精确至0.02mm。沿试样中心线测量上述3点的厚度2h,精确至0.027试验步骤强塑料试样推荐加载的最大载荷为250N,玻璃纤维增强塑料试样推荐加载的最大载荷为6GB/T39484—2020/ISc)停止加载，以低于10mm/min的恒用该试样进行断裂试验[见图3b]]。b)确定初始自由长度L,L=a。×(4/3),并在L值处夹紧试样；7a)确定自由长度L,使其满足(ap/L)>0.55,在L值处夹紧试样；用于分析的数据包括分层长度a,以及相对应的载荷P和位移8。从载荷-位移曲线图以及由分层初始点是通过5%/MAX点定义，即初始柔度增加5%的点或最大载荷点处。对于5%值，画一条8说明：a)对每次加载的数据进行线性回归(去除初始的非线性段),并由此推导出不同自由长度L的柔度C;c)从拟合曲线中得到回归线的斜率以及在L轴的截距；9s通过裂纹的初始值和扩展值获得Gnc的值，绘制阻抗曲线(R曲线)。三种数据分析的方法分别为：方法1,试验柔度法(ECM);方法2,简单梁理论(SBT);方法3,有效裂纹长度的修正梁理论(CBTE)。方法1和方法2的数据分析均需要用到裂纹长度的测试值，方法3的数据分析与裂纹长度无关。方法2和方法3的数据分析均需要用到试样的弯曲模量，弯曲模量通过三点弯曲或从夹具校准过P——载荷；a——裂纹长度。公式中C。和m为常数。将C(裂纹扩展点对应的柔度8.3.2方法2:简单梁理论(SBT)图1所示的ELS试样的柔度C按公式(5)计算：δ——加载线的位移；h——试样厚度值的一半；E₁——试样的弯曲弹性模量。将公式(5)对分层长度进行微分并代入公式(2)中得到公式(6):采用SBT方法确定每一点的Gic值，并绘制R曲线。8.3.3方法3:有效裂纹长度的修正梁理论(CBTE)根据有效裂纹长度的修正梁理论，考虑对梁根部挠度、在裂纹端部或夹紧点的旋转和复合材料梁横向剪切效应的修正，ELS试样的柔度可表示为公式(7),对公式(7)进行推导得到公式(8)。a。——有效裂纹长度；将公式(8)代入到公式(6)中得到公式(9):采用CBTE法得到每一点的Gnc值，并绘制R-曲线。E₁值从夹具校准数据的斜率(即C¹/³-L的线性回归曲线的斜率)中推导出，按公式(10)计算：在以上数据分析中，Gnc值的计算不包括大位移和加载块修正系数的影响。循环对比试验表明，这些修正系数的影响较小，因此为了简化，本标准的数据分析不包含这些内容。修正系数的影响参见附录A。9精度表1给出了4个实验室循环对比试验的数据。试样为碳纤维增强环氧树脂复合材料，每个实验室测试5个试样。G₁c(ECM)(方法1)Gic(SBT)(方法2)Gnc(CBTE)(方法3)偏离初始柔度5%,PROP为记录的扩展值的平均值。4个实验室测得的平均h)采用的预制裂纹的类型(如I型或Ⅱ型);j)通过三点弯曲试验或夹具的校准试验得到的弯k)如果采用方法1进行数据分析，C-a³曲线的斜率m以及线性拟合的相关系数r²;m)每个试样Gnc值(Csx初始值和扩展值)的表格以及的Gmc(Csx初始值和扩展值)与分层长度的曲线(R曲线);型)以及最后10个扩展值(PROP)或最后50%的扩展值的均值和标准差；0₁按公式(A.3)计算：[1]DAVIESP.,BLACKMANB.Rchanicstestingmethodsfor[2]HASHEMIS.,KINLOCHA.J.,WILLIAMSJ.G.Theanalysisofinterlaminarniaxialfibre-polymercomposites.Proc.R.Soc.Lond.1990,A427pp.173-199[3]BLACKMANB.R.K.,BRUNNERA.J.,WILLIAMSJ.G.ModeIⅡfracturetestingofposites:anewlookatanoldproblem.EmodesI&Ⅱ.J.Compos.Mater.1987,21[Aprial]pp.330-347plasticspriortoadhesivebonding[6]ISO14125Fiber-reinforcedplasticcomposites—Determi