Приложение Б (обязательное). Метод определения кажущейся межслойной прочности на сдвиг методом испытания коротких балок

Приложение Б
(обязательное)

Метод определения кажущейся межслойной прочности на сдвиг методом испытания коротких балок

Б.1 Область применения

Настоящий метод распространяется на многослойные термопласты или реактопласты (далее - ламинаты), армированные сбалансировано и симметрично расположенными относительно средней плоскости образца волокнами.

Примечание - При испытании несбалансированно и несимметрично армированных ламинатов, на результат могут повлиять различные сочетания факторов, таких как растяжение/изгиб, изгиб/скручивание и т.д.

Б.2 Сущность метода

Сущность метода заключается в том, что образец, свободно лежащий на двух опорах, нагружают с постоянной скоростью в середине между опорами до его разрушения при межслойном сдвиге.

Примечание - Полученный результат не является абсолютным значением, поэтому для определения измеряемой величины используют термин "кажущаяся прочность при межслойном сдвиге". Результаты испытания образцов различных размеров или образцов, испытанных при различных условиях, не являются непосредственно сопоставимыми.

"Рисунок Б.1 - Элемент пластины из полимерного композита, армированного однонаправленным волокном, с указанием осей симметрии"

Б.3 Оборудование

Б.3.1 Испытания проводят на испытательных машинах, обеспечивающих растяжение образца с заданной постоянной скоростью и измерение нагрузки с погрешностью не более 1% измеряемой величины, отвечающей требованиям ГОСТ 28840.

Б.3.2 Испытательная машина должна быть снабжена нагружающим наконечником и опорами.

Радиус нагружающего наконечника должен быть равен (5,00,2) мм, радиус опор должен быть равен (2,00,2) мм (см. рисунок Б.2). Ширина нагружающего наконечника и опор должна быть больше, чем ширина образца. Пролет должен быть регулируемым и изменяться в зависимости от значения толщины образца.

Б.3.3 Для измерения ширины и толщины образца рекомендуется использовать микрометры, обеспечивающие измерение с погрешностью не более 0,01 мм.

"Рисунок Б.2 - Схема нагружения"

Б.4 Подготовка к проведению испытания

Б.4.1 Форма и размеры образцов

Б.4.1.1 Стандартный образец

Образцы изготавливают в форме прямоугольного параллелепипеда, размеры которого должны соответствовать таблице Б.1.

Таблица Б.1

Наименование параметра	Значение параметра
Полная длина, l, мм	201
Ширина, b, мм	10,00,2
Толщина, h, мм	2,00,2

Б.4.1.2 Нестандартный образец

Допускается использовать образец, размеры которого не соответствуют требованиям Б.4.1.1, если невозможно применить стандартный образец. Размеры нестандартного образца должны соответствовать таблице Б.2.

Отклонение толщины от среднего значения по всей длине образца не должно превышать 5%. Отклонение ширины от среднего значения по всей длине образца не должно превышать 0,2 мм.

Таблица Б.2

Наименование параметра	Значение параметра
Полная длина, l, мм	10h
Ширина, b, мм	5h
Примечание - В зависимости от испытуемого материала, образцы толщиной 2 мм под нагрузкой могут разрушаться при сдвиге или при сжатии, либо испытывать чрезмерный прогиб без разрушения при сдвиге. При увеличении толщины образца вероятность разрушения при сжатии под нагрузкой возрастает, а вероятность чрезмерного прогиба без разрушения уменьшается. При уменьшении толщины образца происходит обратное. Важно выбрать толщину образца, которая вызывает разрушение образца от горизонтального сдвига (см. Б.5.6).

Б.4.2 Подготовка образцов

Образцы должны вырезаться из пластин для испытания, изготовленных в соответствии с нормативно-технической документацией на полимерный композит. При отсутствии таких указаний пластины должны изготавливаться прессованием в соответствии с ГОСТ 12015, литьем под давлением - ГОСТ 12019. Вырезание образцов из пластины и механическая обработка - по ГОСТ 26277.

Б.4.3 Внешний вид образцов

Б.4.3.1 Поверхности образцов должны быть ровными и гладкими. На поверхностях и кромке образцов не допускается наличие царапин, раковин, углублений.

Б.4.3.2 Образцы, не отвечающие требованиям Б.4.1 и Б.4.3.1, должны браковаться или подвергаться механической обработке до получения соответствующего размера и формы перед испытанием.

Б.4.4 Количество образцов

Б.4.4.1 Для проведения испытаний должно быть подготовлено не менее пяти образцов.

Б.4.4.2 Если ориентация и распределение армирующего наполнителя в пластинах в направлениях "1" и "2" изотропно или незначительно отличается, образцы должны вырезаться из пластин для испытания в обоих направлениях (см. рисунок Б.3); если ориентация и распределение армирующего наполнителя в пластинах в направлениях "1" и "2" ортотропно, образцы должны вырезаться из пластин для испытания в направлении "1".

"Рисунок Б.3 - Расположение образцов"

Б.4.5 Кондиционирование и условия проведения испытания

Б.4.5.1 Кондиционирование образцов проводят в соответствии с нормативно-технической документацией на материал. Если в этой документации не указаны условия кондиционирования, то перед испытанием образцы кондиционируют при одной из стандартных атмосфер по ГОСТ 12423.

Б.4.5.2 Испытания проводят в тех же условиях, что и кондиционирование.

Б.5 Проведение испытания

Б.5.1 По середине каждого образца измерить ширину и толщину с точностью 0,02 мм.

Б.5.2 Установить пролет.

Пролет L, мм, определяют по формуле:

,

(Б.1)

где - среднее значение толщины образцов, мм.

Примечание - Для некоторых материалов может потребоваться более короткий пролет для получения разрушения при сдвиге (см. Б.5.6).

Б.5.3 Скорость нагружения устанавливается в нормативно-технической документации на материал. В случае отсутствия указаний, скорость нагружения должна быть (1,00,2) мм/мин.

Б.5.4 Установить образец стороной, не подвергавшейся механической обработке, на опоры (см. рисунок Б.2).

При помощи нагружающего наконечника приложить нагрузку в середине образца и равномерно по всей ширине.

Примечание - Середина образца должна совпадать с серединой пролета.

Б.5.5 В ходе проведения испытания записывают значения нагрузки.

Б.5.6 Регистрировать характер разрушения, используя следующую классификацию:

а) допустимые типы разрушений при межслойном сдвиге: одиночный сдвиг, множественный сдвиг (см. рисунок Б.4).

б) недопустимые типы разрушений:

- смешанные типы разрушения (см. рисунок Б.5): сдвиги растяжение, сдвиг и сжатие;

- типы разрушений без сдвигов (см. рисунок Б.6): растяжение, сжатие;

- пластичный сдвиг (см. рисунок Б.7).

"Рисунок Б.4 - Типы разрушений при сдвиге"

"Рисунок Б.5 - Смешанные типы разрушения"

"Рисунок Б.6 - Типы разрушения без сдвигов"

"Рисунок Б.7 - Пластичный сдвиг"

Б.6 Обработка результатов

Б.6.1 Для разрушений, типы которых указаны на рисунке Б.4, приблизительно в плоскости нейтральной оси кажущееся напряжение при межслойном сдвиге определяется по Б.6.2.

Для разрушений, типы которых указаны на рисунках 5 и 6, результат, рассчитанные значения в соответствии с Б.6.2, не являются кажущимся напряжением при межслойном сдвиге. Полученные значения могут быть использованы только для сравнения образцов, отобранных из одного и того же материала.

Б.6.2 Кажущееся напряжение при межслойном сдвиге , МПа, определяют по формуле:

,

(Б.2)

где F - нагрузка, Н.

Б.6.3 Кажущуюся прочность при межслойном сдвиге , МПа, определяют по формуле:

,

(Б.3)

где - нагрузка при разрушении или максимальная нагрузка, Н.

Б.6.4 Вычислить средние значения, стандартное отклонение, среднее значение при 95% доверительном интервале по ГОСТ 14359.

Б.6.5 Значения кажущегося напряжения при межслойном сдвиге и кажущейся прочности при межслойном сдвиге должны быть записаны с точностью до трех значащих цифр.

Б.7 Протокол испытания

Протокол испытания должен включать следующую информацию:

а) ссылку на настоящий стандарт;

б) скорость нагружения;

в) информацию, необходимую для полной идентификации испытуемого материала: тип, происхождение, заводской номер, форму и т.д.;

г) класс точности испытательной машины;

д) радиусы нагружающего наконечника и опор;

е) информацию по подготовке образцов для испытания, включая информацию по направлению обработки резанием/испытания (например, образец А или В на рисунке 3, или направление "1" или "2");

ж) размеры образцов;

и) количество образцов;

к) условия проведения испытания и кондиционирования;

л) длину пролета;

м) поверхность образца, контактирующую с нагружающим элементом;

н) для допустимого типа разрушения: тип разрушения (одиночный или множественный сдвиг), отдельные значения кажущейся прочности при межслойном сдвиге, их среднее арифметическое значение и, если требуется, среднеквадратичное отклонение;

п) для недопустимого типа разрушения: описание типа разрушения, формулировка о том, что рассчитанные значения не являются кажущейся прочностью при межслойном сдвиге, отдельные значения кажущейся прочности при межслойном сдвиге, их среднее арифметическое значение и, если требуется, среднеквадратическое отклонение;

р) любые операции, не установленные в данном методе испытаний, а также любые случайности, которые могли повлиять на результаты испытаний;

с) дату проведения испытания.