Национальный стандарт РФ ГОСТ Р 56788-2015 "Композиты полимерные. Метод определения предела прочности при сжатии образцов ламинатов с открытым отверстием" (утв. приказом Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии от 27 ноября 2015 г. N 2045-ст) (документ не действует)

Национальный стандарт РФ ГОСТ Р 56788-2015
"Композиты полимерные. Метод определения предела прочности при сжатии образцов ламинатов с открытым отверстием"
(утв. приказом Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии от 27 ноября 2015 г. N 2045-ст)

Polymer composites. Test method open-hole compressive strength of polymer matrix composite laminates

Дата введения - 1 января 2017 г.

Введен впервые

ГАРАНТ:

Курсив в тексте не приводится

Предисловие

1 Подготовлен Федеральным государственным унитарным предприятием "Всероссийский научно-исследовательский институт авиационных материалов" совместно с Открытым акционерным обществом "НПО Стеклопластик" и Объединением 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 2045-ст

4 Настоящий стандарт является модифицированным по отношению к стандарту АСТМ Д6484/Д6484 М-09 "Стандартный метод определения прочности при испытании на сжатие образцов с открытым отверстием слоистых композитных материалов с полимерной матрицей" (ASTM D6484/D6484 М-09 "Test method for open-hole compressive strength of polymer matrix composite laminates") путем внесения технических отклонений, изменения структуры, дополнений отдельных пунктов, исключения отдельных разделов (подразделов, пунктов), а также редакторских правок разделов (подразделов, пунктов) стандарта АСТМ в связи с неточностями его технического перевода, в целях соблюдения норм русского языка и технического стиля изложения, а также для учета особенности объекта стандартизации, характерного для Российской Федерации.

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

Информация о разделах (подразделах, пунктах), не вошедших в настоящий стандарт, и причина их исключения приведены в приложении ДБ. Оригинальный текст невключенных структурных элементов стандарта АСТМ приведен в дополнительном приложении ДА.

В настоящем стандарте исключены ссылки на АСТМ: Д792, Д2584, Е6, Е83, Е122, Е177, Е456, Е691.

Ссылки на АСТМ Д883, Д2734, Д3039/Д3039 М, Д3171, Д3878, Д5229/Д5229 V, Д5687/Д5687 М, Е4, Е1309, Е1434, Е1471 заменены на ссылки соответствующих межгосударственных и национальных стандартов.

Дополнительные ссылки и положения, включенные в текст стандарта для учета особенностей российской национальной стандартизации, выделены курсивом.

Наименование настоящего стандарта изменено относительно наименования указанного стандарта АСТМ в целях соблюдения принятой терминологии.

При применении настоящего стандарта рекомендуется использовать вместо ссылочных международных стандартов соответствующие им национальные и межгосударственные стандарты, сведения о которых приведены в дополнительном приложении ДВ.

Перевод с английского языка (en).

Степень соответствия - модифицированная (MOD)

5 Введен впервые

1 Область применения

1.1 Настоящий стандарт распространяется на полимерные композиты (ПК), армированные непрерывными или дискретными волокнами.

1.2 Стандарт устанавливает метод определения прочности при сжатии образцов материалов с открытым отверстием.

2 Нормативные ссылки

В настоящем стандарте использованы нормативные ссылки на следующие стандарты:

ГОСТ 166-89 (ИСО 3599-76) Штангенциркули. Технические условия

ГОСТ 6507-90 Микрометры. Технические условия

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

ГОСТ 28840-90 Машины для испытания материалов на растяжение, сжатие и изгиб. Общие технические требования

ГОСТ 32794-2014 Композиты полимерные. Термины и определения

ГОСТ Р 8.585-2001 Государственная система обеспечения единства измерений. Термопары. Номинальные статические характеристики преобразования

ГОСТ Р 56679-2015 Композиты полимерные. Метод определения пустот

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

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

ГОСТ Р 56785-2015 Композиты полимерные. Метод испытания на растяжение плоских образцов полимерных композиционных материалов

ГОСТ Р 56806-2075 Композиты полимерные. Идентификация полимерных композитов в электронных базах данных

ГОСТ Р 56807-2075 Композиты полимерные. Внесение результатов испытаний механических свойств полимерных композитов в электронные базы данных. Общие требования

ГОСТ Р 56813-2075 Композиты полимерные. Руководство по изготовлению пластин для испытания и механической обработки

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 "Национальные стандарты" 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

В настоящем стандарте применены термины по ГОСТ 24888, ГОСТ 32794, а также следующие термины с соответствующими определениями:

3.1 партия материала: Материал, изготовленный на одном оборудовании по одному и тому же технологическому процессу из одного и того же сырья.

3.2 испытание: Осуществление определенного комплекса действий, который может быть воспроизведен произвольное количество раз с целью воздействия на продукцию для изучения ее поведения в данных условиях и определения количественных и (или) качественных характеристик свойств объекта.

3.3 схема армирования: Последовательность ориентации слоев армирующего наполнителя относительно принятой трехмерной системы координат.

3.4 диаграмма деформирования: Графическая зависимость между напряжением (нагрузкой) и деформацией (перемещением).

3.5 скорость испытания V, мм/мин: Скорость движения активной траверсы испытательной машины.

3.6 прочность (предел прочности) при сжатии Мпа: Отношение максимальной нагрузки , предшествующей разрушению образца, к начальной площади его поперечного сечения.

4 Сущность метода

4.1 Метод испытания заключается в сжатии образца полимерных композиционных материалов с отверстием с постоянной скоростью деформирования до момента разрушения.

4.2 При испытании в условиях нормальной, пониженной и повышенной температур определяют прочность при сжатии.

5 Оборудование

5.1 Машина испытательная по ГОСТ 28840, обеспечивающая линейное перемещение активного захвата (траверсы) с заданной постоянной скоростью нагружения или деформирования и измерение нагрузки с погрешностью в пределах 1% от измеряемой величины.

5.2 Захваты должны обеспечивать надежное крепление образцов. Не допускается разрушение образцов в захватах. Для увеличения трения захватных частей образца о захваты можно использовать наждачную бумагу.

В качестве захватов применяют либо гидравлические захваты с губками, либо плоские опорные плиты с отклонением от параллельности не более 0,03 мм.

5.3 Для измерения деформации применяют экстензометр или иной датчик деформации, обеспечивающий измерение деформации с погрешностью не более 0,25% от базы датчика деформации.

5.4 Для условий проведения испытаний, отличных от стандартной лабораторной атмосферы, требуется термокриокамера для испытаний на воздействие окружающей среды. Данная камера должна быть способна поддерживать заданные условия для рабочего участка образца во время механических испытаний.

Термокриокамера должна обеспечивать поддержание заданной температуры в пределах 3°С. Условия в камере должны контролироваться либо автоматически и непрерывно, либо вручную с установленным интервалом.

5.5 Средства измерения температуры по ГОСТ Р 8.585 должны обеспечивать измерение с погрешностью в пределах 1,5% от измеряемой величины. Средства измерения влажности должны обеспечивать измерение с погрешностью в пределах 2% от измеряемой величины.

5.6 Средства измерения ширины и толщины образца должны обеспечивать измерение с погрешностью в пределах 1% от измеряемой величины. Для измерений рекомендуется использовать штангенциркуль по ГОСТ 166 с погрешностью в пределах 0,025 мм и микрометр по ГОСТ 6507 с погрешностью в пределах 0,01 мм.

При измерении по неровным поверхностям, например по формованным поверхностям ПК, необходимо использовать микрометр со сферическими измерительными губками радиусом от 4 до 5 мм. При измерении по гладким, механически обработанным поверхностям или резам необходимо использовать измерительные инструменты с плоскопараллельными губками.

6 Образцы

6.1 Для испытаний применяют образцы в виде полосы прямоугольного сечения с отверстием посередине, как показано на рисунке 1.

Рисунок 1 - Образец из композиционного материала для испытаний на сжатие с открытым отверстием

Руководство по подготовке образцов приведено в ГОСТ Р 56813.

6.2 Отклонение образцов от номинальных размеров по ширине и толщине рабочей зоны должно быть не более 1%.

6.3 Расположение армирующего наполнителя должно быть симметричным относительно срединной плоскости образца, проходящей через его ось, и параллельной плоскости укладки наполнителя. Отклонение направления армирования от оси образца не должно превышать 1%. Направлений армирования должно быть не менее двух. Рекомендуется применять следующие варианты укладки: - для лент или - для тканей.

6.4 Технология изготовления образцов, режим механической обработки, места и направления вырезки образцов должны соответствовать требованиям нормативных документов или технической документации на материал. Образцы материала одной марки, поступающие на испытания, должны быть изготовлены с применением одного и того же метода формования.

6.5 Образцы должны иметь гладкую, ровную поверхность, без вздутий, сколов, неровностей, надрезов, царапин, трещин или других видимых невооруженным глазом дефектов.

6.6 При резке, фрезеровке и шлифовке образцов рекомендуется использовать смазывающе-охлаждающие жидкости, если это допускается нормативными документами или технической документацией на материал. Отверстие должно быть просверлено до размера меньше номинального и затем развернуто до требуемого диаметра. Необходимо избегать расслаивания и других повреждений на кромках отверстия и вокруг него. Для контроля рекомендуется использовать методы дефектоскопии.

6.7 Изготовленные образцы маркируют в захватной части по разные стороны от поперечной оси симметрии образца номером партии и порядковым номером образца в партии. Маркировка должна позволять точно идентифицировать образцы. Она не должна повреждаться при испытании, а также влиять на выполнение и результат испытаний.

6.8 Количество образцов для испытаний одной партии материала должно быть не менее пяти для каждого режима испытания.

6.9 Любые отклонения от условий, указанных в 6.1 - 6.8, следует отражать в протоколе испытаний.

7 Подготовка к испытаниям

7.1 Если заказчик испытания конкретно не определяет условия предварительного кондиционирования, то никакое кондиционирование не требуется, и образцы могут быть испытаны в том состоянии, в котором были подготовлены. В этом случае в протоколе должно быть отмечено, что кондиционирование образца не проводилось, а содержание влаги неизвестно.

7.2 Кондиционирование образцов проводят в соответствии с нормативными документами или технической документацией на материал. Если в нормативных документах или технической документации на материал указания по кондиционированию отсутствуют, кондиционирование проводят при одной из стандартных атмосфер по ГОСТ 56762.

7.3 Образцы маркируют согласно рекомендациям, изложенным в 6.7.

7.4 Перед испытанием измеряют толщину и ширину образца вблизи отверстия, а также минимальное расстояние от грани отверстия до грани образца в продольном и поперечном направлениях. Полученные значения записывают в протокол испытаний.

Вычисляют отношение диаметра отверстия к толщине образца и ширины образца к диаметру отверстия, что также записывают в протокол.

7.5 Испытания проводят в помещении или закрытом объеме при температуре и относительной влажности окружающего воздуха или другой среды, указанной в нормативной документации на испытуемый материал. Если таких указаний нет, то испытания проводят при температуре (232)°С и относительной влажности воздуха (5010)%.

7.6 В случае предварительного кондиционирования образцов и при отсутствии указаний на условия испытания их испытания необходимо проводить в аналогичных условиях кондиционирования.

7.6.1 Испытания кондиционированных образцов при повышенной температуре допускается проводить без контроля условий среды испытания. При этом могут иметь место потери по влажности в ходе испытаний. Изменения условий среды испытаний должны быть зафиксированы в протоколе.

8 Проведение испытаний

8.1 Образец помещают в приспособление для испытаний, изображенное на рисунках 2 - 5.

Рисунок 2 - Приспособление для испытаний на сжатие с открытым отверстием

Рисунок 3 - Длинный захват

Рисунок 4 - Короткий захват

Рисунок 5 - Прижимная пластина и опорный фитинг

Рисунок 5, лист 2

8.2 Образец в приспособление устанавливают в захваты испытательной машины, либо в гидравлические захваты в соответствии с рисунком 6, либо между параллельными опорными плитами в соответствии с рисунком 7.

Рисунок 6 - Приспособление для испытания на сжатие в гидравлических захватах

8.2.1 Образец в гидравлических захватах устанавливают таким образом, чтобы его продольная ось совпала с осью приложения нагрузки. При зажатии образца следят за тем, чтобы середина губок у обоих захватов совпала с продольной осью образца. Усилие в захватах выбирают такой величины, чтобы не вызывать разрушения образцов в области зажима и не позволять им проскальзывать в захватах.

Рисунок 7 - Приспособление для испытания на сжатие между опорными плитами

8.2.2 Образец между опорными плитами устанавливают таким образом, чтобы его продольная ось совпала с осью приложения нагрузки. Для удобства центрирования образца допускается предварительно маркером начертить контур приспособления на нижней плите.

8.3 Шкалу нагрузки выбирают таким образом, чтобы измеряемая величина составляла от 20% до 80% от максимального значения шкалы.

8.4 Образец предварительно нагружают до 100 Н, после чего происходит затяжка болтов усилием 7 , затем образец разгружают. Проверяют величину зазора между образцом и приспособлением. Если зазор не соответствует значению (0,050,05) мм, то образец в приспособление устанавливают заново.

Примечание - В том случае, если не удается получить корректное разрушение образца, усилие затяжки болтов рекомендуется увеличить.

8.5 В средней части образца (если необходимо) устанавливают экстензометр или иной датчик деформации для измерения деформации в продольном направлении.

8.6 Задают скорость перемещения активного захвата машины от 1 до 11 мм/мин (рекомендуемая скорость - 2 мм/мин). Рекомендуется проводить испытания с управлением по деформации со скоростью деформирования от 0,005 до 0,05  (рекомендуемая скорость - 0,01 ).

Возможно проведение испытаний с управлением по нагрузке со скоростью нагружения от 3 до 30 МПа/с (рекомендуемая скорость - 10 МПа/с).

8.7 При испытании в условиях повышенных или пониженных температур время, необходимое для полного прогрева или охлаждения образца до его испытания, следует задавать согласно нормативным документам или технической документации на испытуемый материал. Если таких указаний нет, то время выдержки образца при заданной температуре устанавливают не менее 20 мин на 1 мм его толщины.

8.8 Испытания образцов проводят на сжатие с измерением продольной деформации. Для определения прочности (предела прочности) при сжатии образец равномерно нагружают с заданной скоростью вплоть до его разрушения (до первого значительного спада нагрузки на 30%) и записывают наибольшую нагрузку , которую выдержал образец. Частота записи данных - не менее трех точек в 1 с и не менее 100 точек данных на одно испытание.

9 Обработка результатов

9.1 Прочность при сжатии , МПа, определяют по формуле

,

(1)

где - максимальная нагрузка, предшествующая разрушению образца, Н;

b - ширина образца, мм;

h - толщина образца, мм.

Примечание - Прочность при сжатии определяют без учета нетто площади образца.

9.2 Величину относительного изгиба образца , мм/мм, определяют по формуле

,

(2)

где - значение деформации, фиксируемое на фронтальном датчике деформации, мкм;

- значение деформации, фиксируемое на тыльном датчике деформации, мкм.

9.3 Для каждой серии испытаний необходимо рассчитать среднее арифметическое значение , среднеквадратическое отклонение и коэффициент вариации CV, %, по формулам:

;

(3)

;

(4)

,

(5)

где n - количество образцов;

- величина по испытанию.

9.4 После окончания испытаний проводят анализ разрушения, определяя тип, зону и местоположение разрушения, в соответствии с рисунком 8 и таблицей 2. Корректным считают только разрушение по отверстию. Код разрушения заносят в протокол испытаний.

Рисунок 8 - Примеры обозначения типовых разрушений

Таблица 2 - Типы, зоны и местоположения разрушений

Первый символ		Второй символ		Третий символ
Тип разрушения	Код	Зона разрушения	Код	Местоположение разрушения	Код
Под углом	У	Под захватами/накладками	З	В нижней части образца	Н
Боковое расслоение	Р	Проскальзывание в захватах/накладках	П	В верхней части образца	В
В захватах/под накладками	З	< 1 ширины от захватов/накладок	Ш	В левой части образца	Л
Горизонтальное	Г	В рабочей зоне	Р	В правой части образца	П
Многотиповое	М (...)	Множественное	М (...)	В середине образца	С
Продольное расщепление	П	Неопределенное	Н	Разностороннее	Р
Взрывное	В	-		Не определенное	О
Прочее	П			-

10 Протокол испытаний

10.1 Результаты испытаний заносят в протокол испытаний согласно ГОСТ Р 56785, используя ГОСТ Р 56806, ГОСТ Р 56807, ГОСТ Р 56760, а также следующие данные:

- наименование материала;

- наименование предприятия-изготовителя, метод изготовления, номер партии;

- количество и тип образцов, их маркировка и геометрические размеры;

- способ кондиционирования, температура и влажность испытательной среды;

- тип средств измерений и испытаний, их заводской номер, класс точности датчика силы;

- способ измерений деформации и нагрузки (класс точности экстензометра, датчика силы);

- режим испытания;

- значения характеристик, определяемых по стандарту, для каждого образца;

- тип, зона и местоположение разрушения каждого образца;

- любые отклонения от условий, описанных в настоящем стандарте;

- дата проведения испытаний;

- фамилия, имя, отчество и должность оператора;

- ссылка на настоящий стандарт.

Рекомендуется заносить в протокол объемы пористости и волокна, которые можно определить по ГОСТ Р 56679 и ГОСТ Р 56682.

10.2 Дополнительно протокол может содержать диаграммы деформирования, фотографии образцов и иные данные в соответствии с требованиями ГОСТ Р 56806, ГОСТ Р 56807, ГОСТ Р 56760.