Приложение ДА (справочное). Оригинальный текст невключенных структурных элементов

Приложение ДА
(справочное)

Оригинальный текст невключенных структурных элементов

ДА.1 1 Область применения

1.2 Значения, указанные в единицах СИ или единицах английской системы мер (дюйм/фунт), должны рассматривать отдельно в качестве стандартных. В тексте значения, выраженные в английской системе мер, приведены в скобках. Значения, указанные в каждой системе измерений, не являются точными эквивалентами друг друга; по этой причине каждую систему измерений следует использовать независимо от другой. При объединении значений из двух систем может иметь место несоответствие со стандартом.

1.3 Данный стандарт не предполагает освещения всех положений касательно безопасности, при их наличии, которые сопряжены с его использованием. Организация мероприятий по обеспечению надлежащей безопасности и гигиены труда и определение применимости нормативных ограничений перед использованием данного стандарта являются ответственностью пользователя данного стандарта.

ДА.2 4 Краткое описание методики

4.2 Данный образец для испытаний имеет опору его лицевой поверхности при помощи многоблочного опорного фитинга с болтовым крепежом. Предусмотрены два допустимых метода испытаний. В методе А узел образца и фитинга крепят в гидравлических клиновых захватах. Путем сдвига усилие передается на опорный фитинг и затем - сдвигом на образец. В методе Б узел образца с фитингом размещают между плоскими пластинами таким образом, чтобы на образец и фитинг прилагалась нагрузка по краям. Та часть нагрузки, которая изначально оказывается на опорный фитинг путем сдвига, передается испытуемому образцу.

4.3 Единственным допустимым видом разрушения при определении предела прочности образца с открытым (незаполненным) отверстием на сжатие является разрушение, проходящее через отверстие.

ДА.3 5 Значение и применение

5.1 Данная методика испытаний разработана для получения данных о прочности при сжатии образцов с надрезом в целях определения предельных значений при проектировании конструкций, составления технических требований на материалы, проведения научно-исследовательской и опытно-конструкторской работы, а также контроля качества. К факторам, влияющим на результаты определения прочности образцов с надрезом на сжатие и, соответственно, подлежащим учету, относятся следующие: материал, метод изготовления, точность укладки слоев, последовательность укладки слоев и общая толщина, геометрия образца (включая диаметр отверстия, отношение диаметра к толщине и отношение ширины к диаметру), подготовка образца (в особенности выполнение отверстия), кондиционирование образца, условия проведения испытания, центровка и фиксация образца, порядок нагружения, скорость проведения испытания, время выдержки при конкретной температуре, количество пустот и объемная доля армирующего материала. Среди свойств, которые можно вывести из данной методики испытаний, - прочность на сжатие у образцов с открытым отверстием (надрезом) (ОНС).

ДА.4 6 Влияющие факторы

6.1 Подготовка отверстия

По причине доминирующего наличия надреза и отсутствия необходимости измерения реакции материала результаты данного метода относительно нечувствительны к параметрам, значимым при определении свойств на сжатие образца без надреза. В связи с тем, что надрез оказывает доминирующее влияние на прочность, правильная подготовка отверстия, без повреждения слоистой структуры, имеет большое значение для получения корректных результатов. Повреждения, которые вызваны подготовкой отверстия, могут повлиять на определяемые прочностные характеристики. Некоторые типы повреждений, например продольное расщепление и расслоение, могут снизить концентрацию напряжений в районе отверстия, увеличивая таким образом несущую способность и расчетную прочность образца. Другие типы повреждений могут снизить расчетную прочность.

6.2 Параметры геометрии образца

На результаты испытания оказывает влияние отношение ширины образца к диаметру отверстия w/D; данное отношение должно быть равно 6, за исключением тех случаев, когда испытание проводят для оценки воздействия данного отношения. Также на результатах может сказаться отношение диаметра отверстия к толщине D/h; предпочтительным является отношение от 1,5 до 3,0, за исключением тех случаев, когда испытание проводят для оценки воздействия данного отношения. На результаты также может оказывать влияние отношение длины образца без установленных зажимов к ширине образца, данное отношение должно быть равно 2.7, за исключением тех случаев, когда испытание проводят для оценки воздействия данного отношения.

6.3 Опорный фитинг

На результатах отражается значение горизонтального давления, которое прикладывают к образцу для испытаний опорным фитингом. Источником вариации в горизонтальном давлении может быть момент затяжки болтов фитинга, давление гидрозахватов, а также выбранные тонкие подкладки под фитинг. Согласно требованиям к данной процедуре и разделам протокола такое значение давления надлежит контролировать и фиксировать. Опорный фитинг может свидетельствовать о росте расслоения путем блокировки поперечной деформации вне зоны выреза, а также снятия усилия с образца ввиду наличия трения. Данное положение может привести к получению диссипативности.

6.4 Ортотропия материала

Степень ортотропии слоистого материала в значительной степени влияет на характер разрушения и измеренное значение прочности при разрушении образца с незаполненным (открытым) отверстием (ОНС). Результаты действительного значения прочности на сжатие (ОНС) должны протоколировать только тогда, когда наблюдаются соответствующие режимы разрушения согласно 11.9.

6.5 Пересчет толщины

Композиционные материалы значительной толщины не обязательно будут иметь тот же предел прочности при разрушении, что и материалы малой толщины, но с аналогичной ориентацией слоев (т.е. прочность не всегда линейно масштабируется с толщиной образца). Таким образом, данные, полученные в результате испытаний с использованием настоящего метода, нельзя напрямую обобщать на эквивалентные свойства материалов большей толщины.

6.6 Тип нагружения

При сопоставлении нагружения образцов через траверсу и образцов, закрепленных по краям в гидрозахватах и нагружаемых по концам, можно наблюдать различия. Данные об образцах, нагружаемых при их зажатии в гидрозахватах, как правило, свидетельствуют о линейном поведении при росте нагрузки. При высоких уровнях усилия из-за выскальзывания из захватов есть вероятность наблюдения нелинейного поведения. Данные об образцах, нагружаемых по концам, как правило, свидетельствуют о некотором изначально нелинейном поведении при низких уровнях усилий по причине нахождения узла образца/фитинга под пластинами нагружения, но тогда они уже свидетельствуют о линейной динамике до разрушения.

ДА.5 11 Процедура

11 Процедура испытания

11.1 Параметры, которые необходимо указать перед испытанием:

11.1.1 Метод испытания образца, тип и геометрические размеры образца, режимы кондиционирования (при необходимости).

11.1.2 Предпочтительная процедура испытания (А или Б).

11.1.3 Свойства при сжатии и желаемый формат отчета.

Примечание 5 - Для правильного выбора контрольно-измерительной аппаратуры и оборудования регистрации данных свойства того или иного материала, требования к погрешности и составлению протоколов необходимо определить до начала испытания. Проводят оценку прочности образца, чтобы упростить выбор датчика, калибровку оборудования и определение параметров оборудования.

11.1.4 Параметры испытания подготовки внешних условий.

11.1.5 При выполнении, требования к экстензометрам и соответствующие расчеты.

11.1.6 При выполнении, метод выборки, геометрические размеры образца и параметры испытания, используемые для определения плотности и объема материала армирования.

ДА.6 12 Проверка

12.1 Значения предельных свойств не должны рассчитывать для образцов, разрушающихся при наличии очевидных дефектов, за исключением тех случаев, когда такие дефекты являются исследуемыми переменными. Повторное испытание проводят для всех образцов, значения которых не рассчитывают.

12.2 Значительная часть разрушений в выборке образцов, возникающих от центрального отверстия, требует проведения повторного изучения режима приложения усилия на образец. К факторам, которые необходимо принять во внимание, следует отнести соосность зажимного приспособления, давление захвата, разведение половин зажимного приспособления, толщину образца и неровную механическую обработку поверхности торцов.

ДА.7

13.2 Отношение ширины к диаметру

Рассчитывают фактическое соотношение ширины к диаметру, как показано в следующем уравнении. Заносят в протокол расчетное соотношение, используя расчетные значения и фактическое соотношение, полученное при расчете измеренных величин

,

где w - ширина образца через отверстие, мм;

D - диаметр отверстия, мм.

13.3 Соотношение диаметра к толщине

Рассчитывают фактическое отношение диаметра к толщине, как показано в уравнении 3. Заносят в протокол расчетное соотношение, используя расчетные значения и фактическое соотношение, полученное при расчете измеренных величин

,

(3)

где D - диаметр отверстия, мм;

h - толщина образца вблизи отверстия, мм.

ДА.8 15 Погрешность

15.1 Результаты межлабораторного контроля

Схема армирования слоистого материала для испытаний была на основе однонаправленной ленты Т800/3900-2. Данный слоистый материал проявил относительно высокую жесткость с высокой чувствительностью к надрезу и был выбран для создания высокого повреждающего усилия для оценки двух способов нагрузки с помощью параметров слоистого материала, представляющих максимальные возможности этого метода испытаний. Испытания каждого типа нагрузки в каждой лаборатории проводились в наружных лабораторных условиях с использованием произвольной выборки из шести образцов. Испытания с концевой нагрузкой проводились без дополнительных зажимных приспособлений в зоне захвата (описаны в 7.2.1.5). Средние значения для каждой лаборатории перечислены в таблице 2. Показанные расчеты основаны на фактической (измеренной) толщине и ширине образца.

Таблица ДА.1

Лаборатория	, МПа
	Нагрузка с гидравлическим захватом		Концевая нагрузка
	Среднее значение	CV	Среднее значение	CV
1	421 [61,1]	4,42	415 [60,2]	2,99
2	409 [59,3]	2,38	414 [60,1]	5,47
3	412 [59,7]	1,85	410 [59,5]	5,03
4	406 [58,8]	3,32	423 [61,3]	2,39
5	430 [62,4]	2,84	428 [62,0]	4,02
6	414 [60,1]	2,82	434 [63,0]	3,60
Среднее значение по среднему значению лаборатории	415 [60,2]		421 [61,0]

15.2 Погрешность

15.2.1 Погрешность определяют как 95%-ный доверительный интервал, который может быть выражен двумя способами. В практических указаниях Е691 предполагается, что данная степень доверия максимальной разницы между отдельными показаниями и средним значением должна быть в пределах 2,0 стандартного отклонения при том, что максимальная разница между любыми двумя наблюдениями должна быть в пределах 2,8 стандартного отклонения. В протокол заносят два типа измерения погрешности (по лабораторной повторяемости и межлабораторной воспроизводимости).

15.2.2 Внутрилабораторные условия фактически представляли собой испытания, проведенные одним оператором в один день, в тех же условиях работы контрольно-измерительной аппаратуры, за время, в течение которого ни аппаратурные, ни внешние условия не имели тенденции к изменению.

15.2.3 Практическими указаниями Е691 рекомендуется включать не менее шести материалов в процедуру межлабораторных проверок, чтобы разработать данные о точности широкого спектра применения.

15.2.4 Результаты в таблице 3 указывают на то, что метод испытаний имеет относительную интенсивность по отношению к использованной процедуре нагрузки. Характеристики F-испытания и t-испытания по суммарным наборам данных для каждого типа нагрузки показали, что оба испытания пройдены, так что наборы данных нагружения захвата и концевого нагружения приняты совместимыми с учетом средних характеристик и отклонения. Аналогичные результаты были получены в дополнительных экспериментах, с различными углеродно-эпоксидными композитами с различными схемами армирования.

Таблица 3

Тип нагрузки			r	R
Гидравлический захват	3,05	3,54	8,55	9,90
Концевое нагружение	4,04	4,29	11,31	12,00

Примечание - Данные нормированы к среднему средних значений по лаборатории, %.

15.3 Систематическая погрешность

Систематическую погрешность определить невозможно по той причине, что для данного метода испытаний отсутствует допустимый контрольный материал.