Приложение А (обязательное). Методика определения сопротивления межслойному сдвигу образцов, вырезанных из композитных накладок

Приложение А
(обязательное)

Методика определения сопротивления межслойному сдвигу образцов, вырезанных из композитных накладок

А.1 Метод испытаний

Величину сопротивления межслойному сдвигу образцов, вырезанных из композитных накладок , определяют на основе результатов испытаний образцов короткой балки, вырезанных из накладок, путем их нагружения до разрушения в условиях трехточечного изгиба (см. рисунок А.1).

Величину , в Н/мм² (МПа), вычисляют по формуле:

,

(А.1)

где - разрушающая образец нагрузка, Н;

W - ширина образца, мм;

T - толщина образца, мм.

Величину сопротивления межслойному сдвигу образцов, вырезанных из композитных накладок (см. 4.1.11), определяют как среднее арифметическое значение результатов испытаний не менее чем трех образцов, вырезанных из одной случайно выбранной накладки.

А.2 Общие требования

А.2.1 Испытания образцов на межслойный сдвиг проводят на испытательной машине, позволяющей реализовать усилие до 25 кН. Скорость деформации образца - 1,25 мм/мин. Измерительная система машины должна обеспечивать контроль нагрузки с погрешностью не более 1 %.

Приспособление для испытаний (см. рисунок А.1) включает в себя стальную платформу толщиной 30 мм, на которой жестко закреплены две стальные опоры с цилиндрическими внешними поверхностями, а также стальной пуансон с цилиндрической контактной поверхностью, передающий усилие на рабочую поверхность образца.

Рисунок А.1 - Схема определения величины сопротивления межслойного сдвига образцов

Значение пролета между осями цилиндрических опор l равно рабочей длине образца, ширина опор и пуансона - не менее ширины образца W, а радиус цилиндрических поверхностей опор и пуансона R равен толщине образца Т.

Расстояние между цилиндрическими опорами l выбирают из соотношения l/T = 4, обеспечивающего превышение изгибной прочности композитной балки над ее межслойной прочностью приблизительно в два раза.

На боковых поверхностях цилиндрических опор и пуансона должны быть сделаны метки их вертикальных осей симметрии, предназначенные для последующего совмещения их с метками рабочей длины и середины образца.

А.2.2 Испытания образцов, вырезанных из композитных накладок проводят в лаборатории при температуре от 15 °С до 25 °С и влажности воздуха не более 82 %.

Образцы, предназначенные для проведения испытаний на сопротивление межслойному сдвигу, вырезают из готового изделия, при этом продольная ось образца должна быть параллельна главному направлению армирования композитной накладки. В образцах недопустимы технологические дефекты в виде расслоений и трещин.

Образцы представляют собой короткую балку прямоугольного сечения толщиной, равной толщине композитной накладки. Слои стеклопластика должны быть расположены перпендикулярно к толщине образца, а также к вектору усилия, прикладываемого к образцу во время его испытания. Остальные размеры образца кратны его толщине Т:

- общая длина образца L равна 5Т;

- рабочая длина образца l равна 4T.

Ширина образца W может варьироваться от T до 4T. Отклонения от принятых размеров не должны превышать 5 %. Рекомендуемые размеры образцов короткой балки, изготавливаемые из стеклопластиковых накладок:

- общая длина образца L равна 200 мм;

- ширина образца W равна 10 мм;

- рабочая длина образца l равна 160 мм.

Рекомендуемая схема вырезки образцов из композитной накладки приведена на рисунке А.2.

Рисунок А.2 - Рекомендуемая схема вырезки образцов из композитной накладки

Образцы для испытаний на межслойную прочность изготавливают из композитных накладок путем вырезки с помощью электромеханической пилы или фрезерного станка при охлаждении режущего инструмента водой с расходом более 1 л/мин. Режимы резания необходимо подобрать такими, чтобы при выходе инструмента из реза на образце не образовывались рваные кромки и не происходило отслаивания периферийных слоев композитного материала.

При изготовлении серии образцов необходимо обеспечивать сохранение информации, определяющей принадлежность каждого образца к той или иной накладке.

А.3 Порядок проведения испытаний

А.3.1 Подготовка образцов к испытаниям

Образцы до проведения испытаний на межслойный сдвиг должны быть выдержаны при комнатной температуре не менее 2 сут от момента завершения технологического цикла изготовления накладки.

Перед испытаниями образцы тщательно очищают от пыли и заусенцев. После очистки проводят измерения ширины и толщины образца, определение его фактической и расчетной толщины, а также разметку середины образца и его рабочей длины.

Измерения выполняют в средней части образца с двух сторон с точностью до 0,1 мм. Затем вычисляют средние значения фактической толщины и ширины, которые заносят в протокол испытаний образца вместе со сведениями о его принадлежности конкретному изделию.

На одной из боковых граней образца, являющейся поверхностью продольного реза, наносят линии разметки середины короткой балки и ее рабочей длины. Линии разметки рабочей длины должны быть расположены симметрично относительно линии разметки середины балки. Сами линии должны быть перпендикулярны к опорной поверхности образца. Разметку можно выполнять остро отточенным карандашом с помощью угольника. Погрешность разметки не должна превышать 0,5 мм.

А.3.2 Проведение испытаний

Для проведения испытания необходимо смонтировать приспособление для испытаний на испытательной машине таким образом, чтобы его платформа была установлена перпендикулярно к оси приложения нагрузки, а сама эта ось проходила через середину пролета между опорами с точностью до 1 мм.

Установить образец на две опоры приспособления для испытаний, совмещая метки рабочей длины на боковой грани образца с метками вертикальной оси симметрии опор, а метку середины короткой балки - с вертикальной осью симметрии пуансона с точностью до 0,5 мм.

Прижать пуансон к поверхности образца с силой до 1000 Н и начать нагружение таким образом, чтобы скорость увеличения прогиба образца составляла 1,25 мм/мин.

Продолжить нагружение образца до момента его продольного расщепления, сопровождающегося резким щелчком и появлением ступеньки на торце образца.

Для предохранения обслуживающего персонала и испытательной техники от вредного воздействия стеклянной пыли, появляющейся в момент разрушения образца, рекомендуется накрывать образец после установки и прижатия пуансоном увлажненной тканью.