Национальный стандарт РФ ГОСТ Р 56657-2015 "Композиты полимерные. Метод определения характеристик прочности при изгибе пултрузионных стеклокомпозитных стержней" (утв. и введен в действие приказом Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии от 20 октября 2015 г. N 1599-ст)

Polymer composites. Method for determination of flexural properties of glass-fibre reinforced pultruded plastic rods

Дата введения - 1 января 2017 г.

ГАРАНТ:

Курсив и вертикальные линии в тексте не приводятся

Предисловие

1 Подготовлен Объединением юридических лиц "Союз производителей композитов" совместно с Открытым акционерным обществом "НПО Стеклопластик" и Обществом с ограниченной ответственностью "Центр исследований и разработок "Инновации будущего", на основе аутентичного перевода на русский язык указанного в пункте 4 стандарта, который выполнен ТК 497 "Композиты, конструкции и изделия из них"

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 20 октября 2015 г. N 1599-ст

4 Настоящий стандарт является модифицированным по отношению к стандарту АСТМ Д4476-09 "Стандартный метод определения характеристик при изгибе пултрузионных пластмассовых стержней, армированных волокном" (ASTM D4476-09 "Standard Test Method for Flexural Properties of Fibre Reinforced Pultruded Plastic Rods") путем изменения содержания текста стандарта, который выделен вертикальной линией, расположенной на полях этого текста, а также невключения отдельных структурных элементов и ссылок.

Оригинальный текст невключенных структурных элементов стандарта АСТМ приведен в дополнительном приложении ДА.

Оригинальный текст измененных структурных элементов примененного стандарта АСТМ приведен в дополнительном приложении ДБ. Отдельные структурные элементы изменены в целях соблюдения норм русского языка и технического стиля изложения, а также в соответствии с требованиями ГОСТ Р 1.5.

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

5 Введен впервые

1 Область применения

Настоящий стандарт устанавливает метод определения характеристик прочности при изгибе пултрузионных стеклокомпозитных стержней диаметром не менее 12,7 мм.

2 Нормативные ссылки

В настоящем стандарте использованы нормативные ссылки на следующие стандарты:

ГОСТ 2789-73 Шероховатость поверхности. Параметры и характеристики

ГОСТ 6507-90 Микрометры. Технические условия

ГОСТ 12423-2013 (ISO 291:2008) Пластмассы. Условия кондиционирования и испытания образцов (проб)

ГОСТ 14359-69 Пластмассы. Методы механических испытаний. Общие требования

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

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 Сущность метода

Метод заключается в том, что образец, свободно лежащий на двух опорах, нагружают в середине между опорами до разрушения крайних волокон армирующего наполнителя или до достижения максимального значения деформации волокон армирующего наполнителя, равного 5%, в зависимости от того, какое событие произойдет первым.

4 Оборудование

4.1 Испытательная машина по ГОСТ 28840, обеспечивающая нагружение образца с заданной постоянной скоростью перемещения пуансона и позволяющая проводить измерение нагрузки с погрешностью не более 1% от максимально измеряемой нагрузки.

4.2 Испытательная машина должна быть снабжена траверсой, по которой могут перемещаться две опоры, и пуансоном, создающим нагрузку.

Пуансон и опоры изготовляют из стали. Шероховатость поверхности пуансона и опор должна быть не более 0,80 мкм по ГОСТ 2789.

При испытании образцов, изготовленных по 5.1.2, используют пуансон радиусом не менее 6,4 мм.

При испытании образцов круглого сечения (см. 5.1.3), используют пуансон в соответствии с рисунком 1.

Радиус кривизны пуансона должен быть , ширина пуансона - от 6R до 8R, толщина пуансона - от 2,4R до 2,6R, где R - радиус образца.

Требования к форме и размерам опор приведены на рисунке 2.

Рисунок 1 - Пуансон для испытания образцов круглого сечения

Траверса должна обеспечивать неподвижность опор при испытаниях и иметь цену деления шкалы 1 мм, позволяющую устанавливать опоры на заданном расстоянии.

4.3 Приборы и приспособления для измерения прогиба образца с погрешностью не более 1% от измеряемой величины.

4.4 Микрометр по ГОСТ 6507, обеспечивающий измерение с погрешностью не более 0,025 мм.

5 Подготовка к проведению испытаний

5.1 Подготовка образцов

5.1.1 Микрометром (см. 4.4) измеряют диаметр не менее чем в трех местах, равномерно распределенных по длине каждого пултрузионного стеклокомпозитного стержня, отобранного для подготовки образцов.

5.1.2 Для получения образца разрезают пултрузионный стеклокомпозитный стержень заданной длины вдоль его продольной оси. При этом поперечное сечение образца должно быть меньше сечения исходного пултрузионного стеклокомпозитного стержня на полукруглом участке (см. рисунок 3).

Рисунок 2 - Геометрические размеры опор

Рисунок 3 - Поперечное сечение образца

5.1.3 Допускается использовать образцы круглого сечения.

5.1.4 Длину образца , мм, вычисляют по формуле

, (1)

где - расстояние между опорами, мм.

Расстояние между опорами , мм, вычисляют по формуле

, (2)

где - коэффициент, равный значению от 16 до 24;

- толщина образца, мм.

5.1.5 Для определения характеристик при изгибе используют образцы в количестве, установленном в нормативных документах или технической документации на изделие. Если в них не устанавливают количество образцов для испытаний, то испытывают произвольное количество образцов, но не менее пяти.

5.2 Кондиционирование образцов

Перед испытанием образцы кондиционируют при стандартной атмосфере 23/50 по ГОСТ 12423 не менее 40 ч.

6 Проведение испытаний

6.1 Испытания проводят при стандартной атмосфере 23/50 по ГОСТ 12423.

6.2 Микрометром (см. 4.4) измеряют толщину образцов в центре каждого образца с точностью до 0,025 мм.

6.3 Испытания проводят на испытательной машине (см. 4.1). Устанавливают расстояние между опорами, которое определяют по формуле (2).

6.4 Образец устанавливают на опоры (см. рисунок 4) таким образом, чтобы его середина располагалась по центру между опорами, а его продольная ось была перпендикулярна к пуансону (см. 4.2).

6.5 Устанавливают скорость перемещения пуансона, равную:

- 3 мм/мин - для образцов, изготовленных из пултрузионных стеклокомпозитных стержней радиусом от 6,350 до 9,525 мм;

- 6 мм/мин - для образцов, изготовленных из пултрузионных стеклокомпозитных стержней радиусом от 9,525 до 12,700 мм.

Для образцов, изготовленных из пултрузионных стеклокомпозитных стержней радиусом свыше 12,700 мм скорость перемещения пуансона выбирают самостоятельно, учитывая 6.7.

Прикладывают нагрузку к образцу.

6.6 Для каждого образца записывают значение нагрузки и деформации вплоть до разрушения крайних волокон армирующего наполнителя образца или до достижения максимального значения деформации волокон армирующего наполнителя, равного 5%, в зависимости от того, какое событие произойдет первым.

Рисунок 4 - Схема установки образца

6.7 Время проведения испытания должно быть не менее 20 с и не более 200 с. Если образец разрушился менее чем за 20 с или более чем за 200 с, то полученный результат не засчитывают и повторно проводят испытание на новом образце, предварительно скорректировав соответствующим образом скорость перемещения пуансона в большую или в меньшую сторону.

6.8 Если разрушение образца произошло не в результате изгиба, то полученный результат не засчитывают и проводят повторное испытание на новом образце.

7 Обработка результатов

7.1 Максимальное напряжение S, МПа, вычисляют по формуле

, (3)

где - нагрузка в конкретной точке на графике "нагрузка - деформация", Н;

- расстояние между опорами, мм;

- расстояние от центра масс до крайних точек, мм;

- момент инерции, .

Максимальное напряжение с учетом горизонтальной составляющей реакции опор , МПа, вычисляют по формуле

, (4)

где - максимальное значение упругой деформации при выбранной нагрузке, мм.

При испытании образцов, изготовленных по 5.1.2, момент инерции , , вычисляют по формуле

, (5)

где - радиус пултрузионного стеклокомпозитного стержня, мм;

, , - безразмерные коэффициенты;

- арксинус А, рад.

При испытании образцов круглого сечения (см. 5.1.3) момент инерции , , вычисляют по формуле

(6)

Коэффициент вычисляют по формуле

, (7)

где - относительная толщина образца.

Относительную толщину образца у вычисляют по формуле

, (8)

где - толщина образца, мм.

Коэффициент вычисляют по формуле

(9)

Коэффициент вычисляют по формуле

(10)

При испытании образцов, изготовленных по 5.1.2, расстояние от центра масс до крайних точек С, мм, вычисляют по формуле

(11)

При испытании образцов круглого сечения (см. 5.1.3) расстояние от центра масс до крайних точек С, мм, вычисляют по формуле

(12)

7.2 Модуль упругости при изгибе , , вычисляют по формуле

(13)

Модуль упругости при изгибе с учетом горизонтальной составляющей реакции опор , МПа, вычисляют по формуле

(14)

При испытании образцов, изготовленных по 5.1.2, момент инерции , , вычисляют по формуле

(15)

При испытании образцов круглого сечения (см. 5.1.3) момент инерции , , вычисляют по формуле (6).

7.3 Максимальную деформацию вычисляют по формуле

(16)

7.4 Среднеарифметическое значение максимального напряжения армирующего наполнителя (МПа), модуля упругости при изгибе армирующего наполнителя (МПа), максимальной деформации армирующего наполнителя вычисляют по ГОСТ 14359 (подраздел 4.3).

Результат округляют до третьей значащей цифры.

7.5 Стандартное отклонение максимального значения напряжения армирующего наполнителя (), модуля упругости при изгибе армирующего наполнителя (), максимальной деформации армирующего наполнителя вычисляют по формуле

(17)

где - максимальное напряжение армирующего наполнителя или модуль упругости при изгибе , или максимальная деформация армирующего наполнителя соответственно;

- число испытанных образцов;

- среднеарифметическое значение максимального напряжения армирующего наполнителя или среднеарифметическое значение модуля упругости при изгибе армирующего наполнителя , или среднеарифметическое значение максимальной деформации армирующего наполнителя соответственно. Результат округляют до второй значащей цифры.

8 Протокол испытаний

Результаты проведения испытаний оформляют в виде протокола, содержащего:

- ссылку на настоящий стандарт;

- описание испытуемого изделия, включая: тип, происхождение, форму, размеры, код Общероссийского классификатора предприятий и организаций (ОКПО) предприятия-изготовителя;

- способ изготовления образцов;

- высоту и диаметр образца;

- расстояние между опорами;

- отношение расстояния между опорами к высоте образца;

- диаметр опор и пуансона;

- скорость перемещения пуансона;

- максимальное значение напряжений армирующего наполнителя, его среднеарифметическое значение и стандартное отклонение;

- модуль упругости при изгибе армирующего наполнителя, его среднеарифметическое значение и стандартное отклонение;

- максимальная деформация армирующего наполнителя, его среднеарифметическое значение и стандартное отклонение;

- значение деформации при разрушении крайних волокон армирующего наполнителя (при наличии);

- дату проведения испытаний;

- подписи должностных лиц, проводивших испытания.

Примечание - К протоколу может быть приложена зависимость "нагрузка-деформация" для деформаций вплоть до 5%, приводимая в виде графика или таблицы, с указанием отдельных значений.