Приложение ДБ (справочное). Оригинальный текст модифицированных структурных элементов

Приложение ДБ
(справочное)

Оригинальный текст модифицированных структурных элементов

ДБ.1

1.1 Данная методика испытаний касается определения свойств наружных поверхностей плоских многослойных структур, которые изгибают таким образом, чтобы приложенные моменты приводили к кривизне наружных плоскостей многослойной структуры и возникновению в наружных поверхностях сжимающих и растягивающих сил. К допустимым типам материалов заполнителей относятся материалы со сплошными поверхностями сопряжения (например, пробковое дерево и пены) и прерывистыми поверхностями сопряжения (например, сотовый заполнитель).

1.2 Значения, указанные в метрических единицах (единицах СИ), и значения в дюйм-фунтовых единицах, должны по отдельности рассматриваться как стандартные. Значения, указанные в каждой из систем, могут не быть точными эквивалентами; в связи с этим обе системы должны использоваться независимо одна от другой. Объединение значений из двух систем может явиться причиной несоответствия стандарту.

1.2.1 В тексте стандарта дюйм-фунтовые единицы даны в скобках.

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

Примечание 1 - Дополнительные варианты процедур для определения прочности на сжатие композитных материалов с однонаправленной полимерной матрицей в составе многослойной балки можно найти в методике испытаний D5467/D5467M.

Примечание - Редакция раздела изменена для приведения в соответствие с требованиями ГОСТ Р 1.5 (пункт 3.1) и ГОСТ 1.5 (подраздел 3.7).

ДБ.2

2.1 Стандарты ASTM:

С274 Терминология, касающаяся многослойных структур конструкционного назначения.

С393 Методика испытания свойств при изгибе многослойных структур.

D3878 Композитные материалы. Термины.

D5229/D5229M Метод определения влагопоглощения и достижения равновесного состояния композитных материалов с полимерной матрицей.

D5467/D5467M Метод испытания свойств под сжимающей нагрузкой у композитных материалов с полимерной матрицей одного направления посредством испытания составной слоистой балки.

D7250/D7250M Практические указания для определения жесткости многослойной балки при изгибе и сдвиге.

Е6 Методика механических испытаний. Термины.

Е122 Метод расчета размера выборки для оценки, с заданной точностью, среднего значения характеристики партии или процесса.

Е177 Практические указания по использованию терминов точность и систематическая погрешность в методиках испытаний ASTM.

Е251 Методики определения рабочих характеристик металлических склеенных тензодатчиков сопротивления.

Е456 Терминология, касающаяся качества и статистики.

Е1309 Руководство по идентификационному обозначению композитных материалов с полимерной матрицей, армированных волокном, в базах данных.

Е1434 Руководство по занесению в базы данных результатов механических испытаний композитных материалов, армированных волокном.

Примечание - Редакция раздела изменена для приведения в соответствие с требованиями ГОСТ Р 1.5 (пункт 3.6) и ГОСТ 1.5 (подраздел 3.8).

ДБ.3

4.1 Концепция данной методики испытаний состоит в том, чтобы подвергнуть длинную балку (представляющую собой слоистую структуру), изгибающему моменту, действующему по нормали к плоскости слоистого изделия, при помощи приспособления для создания нагружения в 4 точках. Необходимо зафиксировать зависимость упругой деформации и деформации от измеренных значений силы.

4.2 К единственным приемлемым видам разрушения вследствие потери прочности гранью слоистого изделия относятся виды разрушений, отличающиеся внутренним расположением по отношению к одной из граней. Разрушение заполнителя слоистого изделия и разрушение сопряжения заполнителя с гранью, которые произошли до разрушения одной из граней, классифицируются как недопустимый вид разрушения. После проведения испытания необходим тщательный осмотр образца, поскольку разрушение наружной поверхности, возникшее в непосредственной близости к точкам нагружения, может быть вызвано местным разрушением, обусловленным действующим по нормали сжатием или сдвигом заполнителя и произошедшим ранее, чем разрушение наружной поверхности.

Примечание - Редакция раздела изменена для приведения в соответствие с требованиями ГОСТ 1.5 (пункт 7.9.5).

ДБ.4

7.1 Микрометры и штангенциркули - используют микрометр с плоскими контактными элементами или штангенциркуль соответствующего размера. Точность прибора(ов) должна соответствовать величине 25 мкм [0,001 дюйма] при измерениях толщины и величине 250 мкм [0,010 дюйма] при измерениях длины и ширины.

Примечание 4 - Приведенные величины точности соответствуют точности измерений в пределах 1% от длины, ширины и толщины образца.

7.2 Приспособления для нагружения

7.2.1 Стандартная схема - стандартное нагружающее приспособление должно состоять из схемы нагружения в 4 точках с двумя опорными стержнями, расположенными по ширине образца ниже образца, а также двух нагружающих стержней, расположенных по ширине образца сверху от образца (рис. 1). Сила должна быть приложена в вертикальном направлении при помощи нагружающих стержней в то время как опорные стержни остаются закрепленными по месту в испытательной установке. В стандартном нагружающем приспособлении оси опорных стержней должны быть разнесены на расстояние 560 мм [22,0 дюймов], а оси нагружающих стержней - на расстояние 100 мм [4,0 дюйма].

7.2.2 Нестандартные схемы - все прочие схемы нагружающего приспособления (см. рис. 2) считаются нестандартными. Сведения о геометрических параметрах таких приспособлений должны быть задокументированы в протоколе испытаний. На рисунках 3 - 5 показаны типовые приспособления для испытаний. Нестандартные схемы нагружения в трех и четырех точках сохранены в данном стандарте а) в целях поддержания исторической взаимосвязи с прежними редакциями методики испытаний С393, b) по причине того, что при определенных вариантах конструктивного исполнения многослойных панелей необходимо использовать нестандартные схемы нагружения для получения определенных видов разрушения граней. Кроме того, с) данные о зависимости упругой деформации от нагрузки могут использоваться для расчета жесткости многослойной балки при изгибе и сдвиге методом, описанным в стандарте D7250/D7250M.

7.2.3 Стержни опирания и нагружения - стержни должны быть сконструированы таким образом, чтобы образец мог свободно вращаться в точках нагружения и опирания. Жесткость стержней должна быть достаточной, чтобы не допустить существенного прогиба стержней под нагрузкой; любое очевидное выгибание стержней, или же образование зазоров между стержнями и испытываемым образцом во время действия нагрузки должны классифицироваться как существенный прогиб. Нагружение плоского стального нагружающего блока шириной 25 мм [1,0 дюйм], контактирующего с образцом (через резиновые прижимные пластины), проводят в рекомендуемой схеме либо посредством цилиндрического шарнира (см. рис. 3), либо при помощи V-образного стержня, входящего в V-образный паз в верхней части стальной нагружающей пластины с плоским основанием. Минимальный радиус наконечников V-образных нагружающих стержней - 3 мм [0,12 дюйма]. Радиус V-образного паза в нагружающей пластине должен превышать радиус наконечника нагружающего стержня, а угол раствора паза должен быть таким, чтобы стороны нагружающих стержней не соприкасались со сторонами V-образного паза во время испытания. Кроме того, можно использовать нагружающие стержни в виде стальных цилиндров диаметром 25 мм [1,0 дюйм], но при этом риск местного раздрабливания образца цилиндрическими стержнями повышается. Кроме того, при такой ситуации обычно приходится увеличивать длину нагружаемого участка и расстояние между опорами, так использование нагружающих стержней цилиндрической формы без нагружающих пластин с V-образным пазом (например, роликовые опоры) приводит к образованию прогибов в образце.

Рисунок 1 - Испытываемый образец и приспособление для проведения испытания

Рисунок 2 - Схемы нагружения

Рисунок 3 - Стандартная схема нагружения в четырех точках

7.2.4 Прижимные пластины - резиновые прижимные пластины, обладающие твердостью по Шору. С целью недопущения местного повреждения наружных поверхностей между нагружающими стержнями и образцом необходимо установить твердомер 60, шириной 25 мм [1,0 дюйм] и номинальной толщиной 3 мм [0,125 дюйма], по всей ширине образца.

7.3 Установка для испытаний - установка для испытаний должна соответствовать практическим указаниям Е4 и удовлетворять следующим требованиям:

7.3.1 Комплектация установки для испытаний - в установке для испытаний должны присутствовать неподвижная и подвижная головки.

7.3.2 Приводной механизм - приводной механизм установки для испытаний должен позволять передавать подвижной головке контролируемую скорость относительно неподвижной головки. Скорость подвижной головки должна регулироваться как указано в пункте 11.4.

7.3.3 Индикатор силы - прибор для определения силы (динамометр) в составе установки для испытаний с функцией индикации суммарной силы, действующей на испытательный образец. Устройство по сути не должно иметь инерции при заданной скорости испытания, а также должно показывать силу с погрешностью, превышающей 1% от отображаемого значения для рассматриваемого(ых) диапазона(ов) сил.

Рисунок 4 - Схема нагружения срединного участка в трех точках (нестандартная схема)

7.4 Дефлектометр (линейный преобразователь скорости перемещения) - необходимо измерять прогиб образца в середине отрезка между опорами при помощи должным образом откалиброванного устройства, имеющего погрешность 1% или менее.

Примечание 5 - Смещение ползуна или исполнительного механизма в случае прогиба срединного участка балки приведет к получению неточных результатов; необходимо выполнить прямое измерение прогиба срединного участка балки при помощи соответствующего прибора.

7.5 Прибор для индикации деформации - потребуется при необходимости, величины деформации должны быть определены при помощи склеенных тензодатчиков сопротивления. На каждой грани по центру образца необходимо расположить по одному осевому элементу тензодатчика, при этом датчик должен быть отцентрован относительно продольной оси образца. Не допускается использование тензодатчиков в нестандартных схемах нагружения в трех точках по причине помех со стороны центрального нагружающего стержня.

7.5.1 Выбор склеенных тензодатчиков сопротивления - выбор тензодатчиков зависит от типа материала, который будет подвергнут испытаниям. Активная измерительная база тензодатчиков 1,5 мм [0,062 дюйма] рекомендована для композитных слоистых материалов, изготовленных из однонаправленных слоев.

Для некоторых тканых материалов тензодатчики большего размера могут оказаться более подходящими. Сертификация калибровки датчиков должна отвечать требованиям методики испытаний Е251. Рекомендовано использование тензодатчиков с минимальным стандартным диапазоном величин деформации, равным приблизительно 3%. При испытаниях слоистых материалов на основе ткани активная база выбираемого тензодатчика должна по меньшей мере соответствовать или превышать размер характерного повторяющегося элемента ткани. Далее приводятся некоторые практические рекомендации по использованию тензодатчиков применительно к композитным материалам. Ссылочный документ общего характера по данной теме - Tuttle и Brinson.

7.5.1.1 Подготовка поверхности композитов, армированных волокном, в соответствии с руководством Е1237, может приводить к проникновению в материал матрицы и повреждению армирующих волокон, что в свою очередь приводит к разрушению контрольного образца по причине его несоответствия. В ходе подготовки поверхности армирующие волокна не должны подвергаться каким-либо воздействиям или повреждаться.

Для получения указаний в части подготовки поверхности и рекомендаций по выбору клеев для композитов необходимо обращаться к изготовителям тензодатчиков, отказавшись от разработки комплекса стандартных процедур, касающихся подготовки поверхности при монтаже тензодатчиков на армированные волокном композитные материалы.

7.5.1.2 При выборе тензодатчиков следует обратить внимание, что датчики большего сопротивления оказывают меньшее тепловое воздействие на материалы с низкой электропроводностью. Стандартные значения сопротивления составляют 350 и выше. Кроме того, необходимо использовать минимально возможное напряжение возбуждения датчика, соответствующее требуемой погрешности (рекомендуемые значения 1 и 2 В), для уменьшения энергопотребления датчика. Нагрев контрольного образца от датчика может непосредственно влиять на характеристики материала, или же может влиять на определяемую деформацию вследствие разности между коэффициентом температурной компенсации датчика и коэффициентом теплового расширения материала контрольного образца.

7.5.1.3 Необходимо выбрать форму термокомпенсации, которая рекомендована даже при проведении испытаний в обычной лабораторной среде. Термокомпенсация может потребоваться при проведении испытаний в средах, температура которых отличается от комнатной температуры.

7.5.1.4 Необходимо оценить поперечную чувствительность выбранного тензодатчика. Для получения рекомендаций в части корректировок, связанных с поперечной чувствительностью, а также сведений о влиянии на композиты, необходимо проконсультироваться с изготовителем тензодатчиков.

7.6 Камера поддержания температурно-влажностного режима - при кондиционировании материалов для поддержания температурно-влажностного режима, отличного от обычной лабораторной среды, необходима камера поддержания температурно-влажностного режима, позволяющая регулировать температуру и уровень образования паров. Такая камера должна поддерживать требуемую температуру в пределах 3°С [5°F] и требуемый уровень относительной влажности в пределах 3%. Требуется контролировать условия в камере либо постоянно в автоматизированном режиме, либо вручную через регулярные интервалы.

7.7 Камера для моделирования условий окружающей среды - Камера для моделирования условий окружающей среды требуется для таких условий проведения испытаний, которые отличаются от условий окружающей среды, имеющихся в испытательных лабораториях. Такая камера должна предусматривать возможность сохранения расчетного участка образца для испытаний в условиях требуемой среды для испытаний в ходе испытаний механических свойств.

Примечание - Редакция раздела изменена для приведения в соответствие с требованиями ГОСТ 1.5 (пункт 7.9.6).

ДБ.5

8.1 Отбор проб - проводят испытания не менее пяти образцов, определяя состояние испытываемых образцов, до получения приемлемых результатов посредством использования меньшего количества образцов, как в случае расчетного эксперимента. Для получения статистически значимых данных необходимо обратиться к процедурам, описанным в практических указаниях Е122. Метод отбора образцов необходимо занести в протокол.

8.2 Геометрические параметры - необходимо использовать образец стандартной конфигурации независимо от того, указывают ли расчетные уравнения для образца из 8.2.3 на то, что образец продемонстрирует требуемый вид разрушения наружной поверхности. В тех случаях, если при использовании образца стандартной конфигурации не удается добиться разрушения наружной поверхности, необходимо сконструировать нестандартный образец для получения разрушения наружной поверхности соответствующего вида.

8.2.1 Стандартная конфигурация - стандартный испытываемый образец должен представлять собой образец прямоугольного сечения, шириной 75 мм [3,0 дюйма] и длиной 600 мм [24,0 дюйма]. Глубина образца должна равняться толщине слоистой структуры.

8.2.2 Нестандартные конфигурации - В случае нестандартных геометрических характеристик образца его ширина должна по меньшей мере в два раза превышать общую толщину, но не превышать общую толщину более чем в шесть раз. Кроме того, ширина образца должна по меньшей мере в три раза превышать размер соты заполнителя, но не превышать одной четвертой длины нагружаемого участка. Длина образца должна равняться длине расстояния между опорами плюс 50 мм [2 дюйма] или плюс половина толщины слоистого изделия, в зависимости от того какая величина выше. Ограничения на максимальную ширину образца необходимы для того, чтобы перейти к упрощенному расчету многослойной балки; влияние изгибания пластины должны рассматриваться для образцов большей ширины, выходящих за пределы указанных выше ограничений.

8.2.3 Конструкция образца - определенная конструкция образца для испытания слоистой структуры на изгиб с целью определения предела прочности наружных поверхностей на сжатие или на разрыв необходима, чтобы не допустить раздробления заполнителя, сдвига заполнителя или разрушения сопряжения между заполнителем и наружной поверхностью. Наружные поверхности должны быть достаточно тонкими, а расстояние между опорами достаточно длинным, чтобы моменты, полученные в результате приложения сил, были достаточно низкими, а допустимое напряжение сдвига заполнителя не было превышено. Заполнитель должен быть достаточно толстым, чтобы не допустить избыточных прогибов. Следующие уравнения могут использоваться для определения размера испытываемого образца (в указанных уравнениях сделано допущение о том, что обе наружные поверхности имеют равную толщину и модуль, и что толщина наружной поверхности мала по сравнению с толщиной заполнителя [t/c0,10]:

Расстояние между опорами должно удовлетворять выражению

.

(1)

Прочность заполнителя на сдвиг должна удовлетворять выражению

.

(2)

Прочность заполнителя на сжатие должна удовлетворять выражению:

(3)

где:

S - расстояние между опорами, мм [дюймы],

L - длина нагружаемого участка, мм [дюймы] (L - 0 для случая с нагружением в 3 точках),

- расчетный предел прочности наружной поверхности, МПа [фунты на кв. дюйм],

t - толщина наружной поверхности, мм [дюймы],

с - толщина заполнителя,

- допустимая прочность заполнителя на сдвиг, МПа [фунты на кв. дюйм],

k - коэффициент запаса прочности заполнителя на сдвиг, обеспечивающий достижение разрушения наружной поверхности (рекомендовано k - 0,75),

- размер нагружающей пластины в продольном направлении образца, мм [дюймы], и

- допустимая прочность заполнителя на сжатие, МПа [фунты на кв. дюйм].

8.3 Наружные поверхности

8.3.1 Боковая грань при сжатии - если заказчиком испытания не указано иного, то наружная поверхность со стороны вакуумного мешка одновременно отверждаемой композитной многослойной панели должна быть расположена сверху (наружная поверхность, нагружаемая сжатием при проведении испытаний), поскольку прочность на сжатие наружной поверхности более чувствительная к несовершенствам, характерным для поверхностей со стороны вакуумного мешка (например, внутрисотовое смятие) по сравнению с прочностью на растяжение наружной поверхности.

Примечание 6 - Разрушения при растяжении возникают достаточно редко, если только растягиваемая наружная поверхность не является более тонкой или изготовлена из материала, отличного от материала наружной поверхности, испытываемой на сжатие. Разрушение наружной поверхности при сжатии может возникать по причине фактического дробления, прогибов, вызванных слишком большой упругой деформацией, а также по причине образования морщин на наружной поверхности в заполнителе, отставания наружной поверхности от заполнителя, а также вдавливания наружной поверхности в ячейки сотового заполнителя.

8.3.2 Порядок наложения слоев - видимая прочность на изгиб, эффективные модули упругости наружной поверхности и жесткость при изгибе, полученные на основе данной методики, могут зависеть от порядка наложения наружных поверхностей, хоть и в меньшей степени по сравнению с ситуацией при изгибании слоистого материала. В случае стандартной конфигурации при проведении испытаний, наружные поверхности, состоящие из слоистого композитного материала, должны быть уравновешены и расположены симметрично относительно средней плоскости многослойной балки.

8.3.3 Жесткость - в случае стандартного образца материал, толщина и порядок наложения слоев наружных поверхностей должны быть одинаковыми. В расчетах делают допущение о том, что жесткостные характеристики верхней и нижней наружной поверхности постоянны и равны. Данное допущение может оказаться не применимым по отношению к некоторым материалам наружной поверхности (например, к композитам, армированным арамидом), у которых сильно различаются модули упругости при растяжении и сжатии или которые демонстрируют практически нелинейную зависимость напряжения от деформации.

8.3.4 Толщина наружной поверхности - точно выполняют измерение толщины наружной поверхности после склеивания или одновременного отверждения наружных граней и заполнителя достаточно сложно. Заказчик испытания должен указать значения толщины наружных граней, которые будут использоваться для расчетов в соответствии с данной методикой испытаний. Для граней металлических или предварительно отверждаемых композитных материалов, которые не сразу приклеивают к заполнителю, необходимо измерить толщину наружной грани до момента склеивания. В этих случаях заказчик испытаний может указать, какие толщины будут использоваться в расчетах: измеренные или номинальные, или и те, и другие. В случае одновременно отверждаемых наружных поверхностей композитных материалов, толщины обычно рассчитывают на основе значений номинальной толщины, приходящейся на слой.

8.4 Заполнитель - в случае испытываемых образцов с ячеистым материалом заполнителя, направление ленты заполнителя должно совпадать с продольным направлением образца, чтобы способствовать недопущению разрушений, вызываемых сдвигом заполнителя. Материал заполнителя необходимо выбирать таким образом, чтобы обеспечить достаточную местную прочность на сжатие и прочность на сдвиг под точками нагружения с целью недопущения местного раздробления заполнителя или разрушений при сдвиге, которые могут возникать ранее и быть причиной преждевременного разрушения наружной поверхности.

8.5 Подготовка и механическая обработка образцов - подготовка образцов имеет исключительно важное значение для данной методики испытаний. При вырезании образцов из крупных панелей необходимо действовать с осторожностью, чтобы не допустить образования надрезов, подрезов, неровных или шероховатых поверхностей или расслоений по причине взятия на вооружение ненадлежащих методов механической обработки. Получают окончательные размеры методом прецизионного выпиливания, фрезерования или выточки с подводом воды в качестве смазки. Применительно ко многим системам материалов была доказана чрезвычайная эффективность использования инструмента с алмазным напылением. Торцы должны быть плоскими и параллельными, а также не выходить за пределы заданных допусков. Метод подготовки (вырезания) образца фиксируют в протоколе.

8.6 Маркировка - необходимо промаркировать испытываемые образцы таким образом, чтобы они четко отличались друг от друга, и чтобы обеспечить обратную прослеживаемость происхождения панели. При этом маркировка не должна влиять на испытание и не должна пострадать при проведении испытания.

10 Поддержание температурно-влажностного режима

10.1 Рекомендуемое состояние образца перед началом испытаний должно отличаться эффективной равновесной влажностью при заданной относительной влажности в соответствии с методикой испытаний D5229/D5229M; при этом, если заказчик испытаний не требует поддержания какого-либо температурно-влажностного режима перед испытанием, кондиционирование не производят, и образцы испытывают непосредственно после подготовки.

10.2 Предварительное кондиционирование образцов, включая указанный уровень воздействия окружающей среды и результирующее влагосодержание, включают в протокол наряду с данными самих испытаний.

Примечание 7 - Термин "влажность", используемый в методе испытаний D5229/D5229M, охватывает не только пары жидкости и конденсат, но и саму жидкость в больших объемах, например, при погружении.

10.3 Если какой-либо температурно-влажностный режим не поддерживался в явном виде, то в протокол заносят следующую информацию: образец - "без кондиционирования", влагосодержание - "неизвестно".

Примечание - Редакция раздела изменена для приведения в соответствие с требованиями ГОСТ 1.5 (пункт 7.9.7).

ДБ.6

11.1 Параметры, которые необходимо зафиксировать до момента проведения испытания

11.1.1 Метод отбора образцов, геометрические параметры образца и условия поддержания температурно-влажностного режима подвижных элементов (если необходимо).

11.1.2 Рекомендуемый формат занесения свойств и данных в протокол.

11.1.3 Параметры поддержания температурно-влажностного режима среды при проведении испытания.

11.1.4 Номинальная толщина материалов наружной поверхности.

Примечание 8 - Определяют свойство удельного материала, погрешности, а также требования к фиксации данных до начала испытаний в целях корректного отбора КИП и аппаратуры регистрации данных. Для правильного выбора преобразователя, калибровки оборудования и определения настроек оборудования необходимо оценить прочность образца.

11.2 Общие указания:

11.2.1 Включают в протокол все случаи отхода от данной методики испытаний, независимо от того, были ли они преднамеренными или нет.

11.2.2 Проводят кондиционирование образца согласно требованиям. Образцы хранят в кондиционированной атмосфере до начала испытания в случае, если условия испытаний отличаются от условий кондиционирования.

11.2.3 Перед испытаниями необходимо выполнить измерения и запись длины, ширины и толщины образца в трех точках сечения.

Измеряют длину и ширину образца с точностью 250 мкм [0,010 дюйма]. Измерить толщину образца с точностью 25 мкм [0,001 дюйма]. Заносят в протокол размеры с точностью до трех значащих цифр в миллиметрах [дюймах].

11.2.4 Если необходимо измерить деформацию, прикрепляют по одному продольному тензодатчику к каждой наружной поверхности по центру образца.

11.3 Выполняют измерение и записывают для отрезков, соответствующих расстоянию между опорами и длине нагружаемого участка.

11.4 Скорость проведения испытания - задают скорость проведения испытания таким образом, чтобы добиться получения разрушения в течение 3 - 6 мин. При отсутствии возможности оценить предел прочности материала с достаточной степенью достоверности необходимо провести серию проб с использованием стандартных скоростей до тех пор, пока предел прочности материала и его соответствие системе не станут известны, таким образом, скорость проведения испытания может быть скорректирована на основании такого подхода. Предлагаемые стандартные темпы проведения испытаний:

11.4.1 Испытания при контроле деформации - стандартная скорость деформации - 0,01 .

11.4.2 Испытания при постоянной скорости смещения головки - стандартная скорость смещения ползуна 6 мм/мин [0,25 дюйма/мин].

11.5 Лабораторная среда - по возможности испытывают образец при том же уровне воздействия жидкой среды, который имел место при обеспечении температурно-влажностного режима. И тем не менее в таких случаях, как испытания в условиях повышенной температуры в условиях влажности образца устанавливают нереалистичные требования к возможностям камер с регулируемой атмосферой обычных аппаратов для испытаний. В таких случаях может потребоваться изменения условий для проведения механических испытаний, например, при испытании в условиях повышенных температур при условии отсутствия регулировки времени воздействия рабочей жидкости, но с установленным лимитом по времени наработки на отказ, когда образец извлекают из камеры кондиционирования. Заносят в протокол все сведения об изменениях в лабораторной среде.

11.6 Монтаж приспособления - изготовляют нагружающее приспособление как показано на рисунках 1 и 2 и помещают приспособление в установку для испытаний.

11.7 Ввод и центровка образцов - помещают образец в приспособление для испытаний. Необходимо отцентрировать образец таким образом, чтобы продольная ось образца была перпендикулярна (отклонение в пределах 1°) продольным осям нагружающих стержней, а стержни были параллельны (отклонение в пределах 1°) плоскости граней образца.

11.8 Монтаж первичного преобразователя - соединяют прибор для регистрации величины деформации с тензодатчиками на образце. Присоединяют датчик упругой деформации (линейный преобразователь скорости перемещения) к приспособлению и образцу, а затем подключают к регистрирующей аппаратуре. Снимают любые остаточные вызванные нагрузкой предварительные напряжения, обнуляют тензодатчики и балансируют линейный преобразователь скорости перемещения.

11.9 Нагружение - прикладывают к образцу сжимающее усилие с заданной скоростью и одновременно вести регистрацию данных. Нагружают образец до момента разрушения.

11.10 Регистрация данных - необходимо фиксировать данные о зависимости силы от смещения головки, деформации от силы и упругой деформации по показаниям линейного преобразователя скорости перемещения от силы. Регистрация должна вестись в непрерывном режиме или через регулярные интервалы (порядка 2 - 3 показаний в секунду с целевым показателем минимум 100 зарегистрированных точек данных на испытание). При обнаружении ранних разрушений фиксируют нагрузку, смещение и характер разрушения. К потенциальным первичным (некатастрофичным) разрушениям, которые необходимо зарегистрировать, относят: расслоение граней, отставание заполнителя от грани, частичное разрушение заполнителя и местное раздробление заполнителя. Заносят в протокол режим, участок и место каждого первичного разрушения. Используют идентификационные обозначения разрушений, представленные в таблице 1. Также необходимо зафиксировать метод, использованный для определения первичного разрушения (визуальный, акустической эмиссии и т.п.). Заносят в протокол максимальное значение силы, усилие разрушения, измеренные значения деформации, смещение головки, а также упругую деформацию по показаниям линейного преобразователя скорости перемещения в момент предельного разрушения или в момент максимально близкий к такому разрушению.

11.11 Виды предельных разрушений - фиксируют вид, участок и место предельного разрушения для каждого образца. Используют идентификационные обозначения разрушений, представленные в табл. 1. К приемлемым видам разрушений относятся только разрушения граней слоистой структуры при растяжении или сжатии. Разрушение заполнителя слоистого изделия и разрушение сопряжения заполнителя с гранью, которые произошли до разрушения одной из граней, классифицируют как недопустимый вид разрушения.

11.11.1 Приемлемая площадь разрушения - приемлемая площадь разрушения лежит в границах между нагружающими (верхними) стержнями в случае схемы с нагружением в четырех точках или в радиусе 12 мм [0,50 дюйма] от нагружающего стержня в случае схемы с нагружением в трех точках.

Примечание - Редакция раздела изменена для приведения в соответствие с требованиями ГОСТ 1.5 (пункт 7.9.8).

ДБ.7

13.1 Зависимость силы от смещения - строят кривую и анализируют данные о зависимости силы от смещения для выявления любых существенных расхождений и изменений (изменение наклона кривой зависимости силы от смещения, иногда именуемое переходной областью) до момента предельного разрушения (существенное изменение определяется как 10% изменение наклона или изменение большей величины). Пример переходной области приводится в методике испытаний D3410. Определяют наклон кривой зависимости силы от смещения выше и ниже точки перехода на основании определяемых по хорде значений, лежащих вне линейных участков кривой. Строят пересечения линейных наклонов для нахождения точки перехода. Заносят в протокол силу и смещение в таких точках, а также значения смещения, используемые для определения наклонов по хорде. Заносят в протокол все виды повреждений, наблюдаемых во время испытания до момента разрушения образца.

13.2 Предельное напряжение наружной поверхности рассчитывают при помощи уравнения (4) и заносят результаты в протокол с округлением до трех значащих цифр. Уравнение (4) работает для образцов с наружными поверхностями равной или неравной толщины, при условии, что толщины наружных поверхностей малы по сравнению с толщиной заполнителя [t/c0,10]. В случае образцов с наружными поверхностями неравной толщины, рассчитывают и заносят в протокол отдельные значения предельного напряжения наружной поверхности для каждой грани.

(4)

где: - предельное напряжение наружной поверхности 1, МПа [фунты на кв. дюйм],

- предельное напряжение наружной поверхности 2, МПа [фунты на кв. дюйм],

- максимальное усилие до момента разрушения, Н [фунт],

- номинальная толщина наружной поверхности 1, мм [дюймы],

- номинальная толщина наружной поверхности 2, мм [дюймы],

d - измеренная общая толщина слоистой структуры, мм [дюймы],

с - расчетная толщина заполнителя, мм [дюймы] (для образцов с равными гранями,

с = d - 2t, для образцов с неравными гранями, с = d - - ),

b - ширина образца, мм [дюймы],

S - расстояние между опорами, мм [дюймы] и

L - длина нагружаемого участка, мм [дюймы] (L = 0 для случая с нагружением в 3 точках).

Таблица 1 - Трехсимвольные идентификационные обозначения разрушений наружных поверхностей многослойных панелей

Первый символ		Второй символ		Третий символ
Режим разрушения	Шифр	Участок разрушения	Шифр	Место разрушения	Шифр
Отслоение оболочки от заполнителя	D	У нагружающего стержня	А	Нижняя наружная поверхность	В
Разрушение нити	F	Датчик	G	Верхняя наружная поверхность	T
Сквозная трещина	Н	Несколько участков	М	Обе наружные поверхности	F
Нестабильность слоя	L	Снаружи от датчика	О	Заполнитель	С
Местный залом	W	Различные	V	Сопряжение между заполнителем и наружной поверхностью	А
Несколько видов	М (xyz)	Неизвестен	U	Различные	V
Дробление заполнителя	С			Неизвестно	U
Продольное расщепление	Р
Растяжение	N
Поперечный сдвиг	S
Взрывной тип	X
Прочее	О

Примечание 9 - Точно выполнить измерение толщины наружной поверхности после склеивания или одновременного отверждения граней и заполнителя достаточно сложно. Заказчик испытания должен указать значения толщины наружных граней, которые будут использоваться для расчетов в соответствии с данной методикой испытаний. Для граней предварительно отверждаемых композитных материалов, которые не сразу приклеивают к заполнителю, необходимо измерить толщину наружной грани до момента склеивания. В этих случаях заказчик испытаний может указать какие толщины будут использоваться в расчетах: измеренные или номинальные, или и те и другие. В случае одновременно отверждаемых наружных поверхностей, толщины обычно рассчитываются на основе значений номинальной толщины, приходящейся на слой.

Примечание 10 - При аппроксимации первого порядка распределения напряжении при сдвиге, выраженного через толщину многослойной панели с тонкими гранями, задействовано линейное распределение напряжений при сдвиге в гранях, начиная с нуля на свободной поверхности с увеличением до значения напряжения при сдвиге заполнителя на участке сопряжения грани с заполнителем. Таким образом, эффективная площадь напряжения при поперечном сдвиге равна толщине заполнителя + 1/2 толщины каждой грани, которая равна с + + = (d + с)/2.

13.3 Эффективный определяемый по хорде модуль наружной поверхности - рассчитывают эффективный определяемый по хорде модуль для каждой грани при помощи уравнения 5 и заносят в протокол результаты с округлением до трех значащих цифр каждой наружной поверхности (учесть сжатие для верхней наружной поверхности и растяжение для нижней наружной поверхности).

,

(5)

где:

- эффективный определяемый по хорде модуль наружной поверхности 1, Па [фунты на кв. дюйм],

- эффективный определяемый по хорде модуль наружной поверхности 2, Па [фунты на кв. дюйм],

- напряжение наружной поверхности 1, рассчитанное при помощи уравнения 4 для приложенного усилия, соответствующего , Н [фунт-сила],

- напряжение наружной поверхности 1, рассчитанное при помощи уравнения 4 для приложенного усилия, соответствующего , Н [фунт-сила],

- напряжение наружной поверхности 2, рассчитанное при помощи уравнения 4 для приложенного усилия, соответствующего , Н [фунт-сила],

- напряжение наружной поверхности 2, рассчитанное при помощи уравнения 4 для приложенного усилия, соответствующего , Н [фунт-сила],

- зарегистрированное значение (величина) деформации наружной поверхности 1, ближайшее к микро-деформации# 3000,

- зарегистрированное значение (величина) деформации наружной поверхности 1, ближайшее к микро-деформации# 1000,

- зарегистрированное значение (величина) деформации наружной поверхности 2, ближайшее к микро-деформации# 3000,

- зарегистрированное значение (величина) деформации наружной поверхности 2, ближайшее к микро-деформации# 1000.

13.4 Жесткость слоистой структуры при изгибе - рассчитывают эффективную жесткость слоистой структуры при изгибе при помощи уравнения 6 и заносят в протокол результаты с округлением до трех значащих цифр.

,

(6)

где:

- зарегистрированное значение (величина) деформации наружной поверхности 1 (верхней поверхности), ближайшее к микро-деформации# 3000,

- зарегистрированное значение (величина) деформации наружной поверхности 1 (верхней поверхности), ближайшее к микро-деформации# 1000,

- приложенное усилие, соответствующее деформации наружной поверхности 1, Н [фунт-сила],

- приложенное усилие, соответствующее деформации наружной поверхности 1, Н [фунт-сила],

- зарегистрированное значение (величина) деформации наружной поверхности 2 (нижняя поверхность), соответствующее ,

- зарегистрированное значение (величина) деформации наружной поверхности 2 (нижняя поверхность), соответствующее .

Примечание 11 - Уравнение 6 строго действует лишь в тех случаях, когда упругостью многослойной балки под действием сдвига можно пренебречь. Процедуры и уравнения для расчета жесткости слоистой структуры при изгибе и сдвиге по толщине в случаях, когда упругостью под действием сдвига нельзя пренебречь, можно найти в стандарте ASTM D7250/D7250M.

13.5 Статистические данные

Для каждой серии испытаний рассчитывают среднее арифметическое значение, среднеквадратичное отклонение и коэффициент вариации (в процентах) для предела прочности и модуля упругости:

,

(7)

,

(8)

,

(9)

где:

- выборочное среднее (оценка среднего),

- типовое отклонение образца,

CV - коэффициент вариации для образца, в %,

n - количество образцов, подвергнутых испытаниям,

Примечание - Редакция раздела изменена для приведения в соответствие с требованиями ГОСТ 1.5 (пункт 7.9.9).

ДБ.8

14.1 Насколько это максимально возможно, протоколируют следующее или справочные значения, которые ссылаются на иные документы, содержащие данные сведения (в зону ответственности стороны, которая подает запрос, входит протоколирование неконтролируемых параметров конкретной лаборатории испытаний, например, таких, которые могут иметь место применительно к информации о материалах или к параметрам изготовления панелей).

Примечание 12 - В руководящих документах Е1309 и Е1434 содержатся рекомендации по протоколированию данных применительно к композитным материалам и механическим испытаниям композитных материалов.

14.1.1 Ревизия или дата выпуска настоящего метода испытаний.

14.1.2 ФИО лиц(а), проводивших(его) испытания.

14.1.3 Любые изменения касательно данного метода испытаний, нештатные случаи, которые зафиксированы во время проведения испытаний или проблемы с оборудованием, которые имеют место во время испытаний.

14.1.4 Идентификационное обозначение всех материалов, входящих в состав образца многослойной панели, который был подвергнут испытанию (включая материалы наружной поверхности, клеящего вещества и заполнителя), включая для каждого: технические условия на материалы, тип материала, обозначение материала изготовителем, партию и номер партии у изготовителя, происхождение (при отсутствии изготовителя), дату сертификации и срок действия сертификации. Описание ориентации заполнителя.

14.1.5 Описание технологических этапов, используемых для подготовки многослойных панелей, включая: дату начала изготовления, дату окончания изготовления, технические условия на процесс изготовления (технологию), а также характеристику используемого оборудования.

14.1.6 Метод подготовки испытываемого образца, включая схему и метод маркировки образца, геометрические параметры образца, метод отбора образцов и метод вырезания образцов.

14.1.7 Результаты всех испытаний методом неразрушающего контроля.

14.1.8 Даты калибровки и методы по всем измерениям и контрольно-измерительной аппаратуре.

14.1.9 Сведения о нагружающих стержнях и аппаратуре, включая схему нагружения, размеры нагружаемого участка и расстояние между опорами, сведения о нагружающих стержней и используемом материале(ах).

14.1.10 Тип испытательной установки, результаты выверки соосности, а также периодичность регистрации показаний и тип оборудования.

14.1.11 Тип, диапазон и чувствительность линейного преобразователя скорости перемещения и всей прочей аппаратуры, используемой для измерения прогибов нагружающих пластин.

14.1.12 Измеренные для каждого образца значения длины, ширины и толщины.

14.1.13 Массу образца, при наличии запроса.

14.1.14 Параметры и результаты поддержания температурно-влажностного режима.

14.1.15 Относительная влажность и температура в лаборатории испытаний.

14.1.16 Среда в камере с регулируемой атмосферой (если применяется) испытательного агрегата, а также время выдержки в условиях окружающей среды.

14.1.17 Количество испытанных образцов.

14.1.18 Темп испытаний.

14.1.19 Толщины наружных поверхностей, используемые в расчетах.

14.1.20 Отдельные значения предельной прочности наружной поверхности, а также усредненное значение, среднеквадратичное отклонение и коэффициент вариации, %, для выборки.

14.1.21 Отдельные значения эффективных модулей упругости наружной поверхности при сжатии и растяжении, а также усредненное значение, среднеквадратичное отклонение, коэффициент вариации (в процентах) для выборки.

14.1.22 Отдельные значения эффективной жесткости слоистой структуры при изгибе, а также усредненное значение, среднеквадратичное отклонение, коэффициент вариации, %, для выборки.

14.1.23 Данные о зависимости силы от смещения ползуна для каждого образца.

14.1.24 Данные о зависимости силы от смещения линейного преобразователя скорости перемещения для каждого образца.

14.1.25 Данные о зависимости силы от деформации для каждого тензодатчика по каждому образцу.

14.1.26 Режим разрушения и место разрушения.

Примечание - Редакция раздела изменена для приведения в соответствие с требованиями ГОСТ 1.5 (пункт 7.9.10).