多向层压板力学性能试验方法

复合材料力学性能测试技术(五)多向层压板力学性能试验方法中国飞机强度研究所杨胜春2013-12-06（一）开孔拉伸试验（二）开孔压缩试验（三）充填孔拉伸和压缩试验（四）挤压试验（五）冲击及冲击后压缩试验（一）开孔拉伸试验试验目的试验方法概述ASTMD5766试验方法1.1开孔拉伸试验目的得到用于结构设计许用值、材料规范、研究与开发、及质量保证的含缺口拉伸强度数据，具体性能参数包括：开孔（缺口）拉伸强度(OHT)；极限拉伸应变；拉伸弹性模量。1.2开孔拉伸试验方法概述ASTMD5766/D5766M-07聚合物基复合材料层压板开孔拉伸强度标准试验方法“StandardTestMethodforOpen-HoleTensileStrengthofPolymerMatrixCompositeLaminates”HB6740-93碳纤维复合材料层合板开孔拉伸试验方法1.3开孔拉伸试验：ASTMD57661试验件多向层压板（至少有2个方向的纤维）宽度：361mm长度：200~300mm孔径：60.06mm厚度：2.5mm，允许范围为2~4mm长度1/2长度1/2宽度开孔w/D=6宽度多向层压板（[45/0/-45/90]2s）宽度：380.2mm长度：300mm孔径：6.30.1mm1.3开孔拉伸试验：ASTMD5766孔附近的宽度、厚度；孔径干态：试验室环境24小时湿态：吸湿平衡或规定的时间2试验流程按组分袋包装，标识清楚干态：试验室环境湿态：将试样用湿布包裹放入密封袋内，直到进行试验，试样在密封袋内的储存时间应不超过14天。几何尺寸测量状态调节试验件安装加载破坏模式试验件保存试验件存储编号1.3开孔拉伸试验：ASTMD57662试验流程与D3039中的“试验步骤”相同按组分袋包装，标识清楚不发生在孔边的破坏是不可接受的模式，其数据是无效的。记录试件的破坏模式和破坏区域，选用基于三部分破坏模式代码的标准描述方法。1—破坏模式2—破坏区域3—破坏位置LGMAGMMGM几何尺寸测量状态调节试验件安装加载破坏模式试验件保存试验件存储编号1.3开孔拉伸试验：ASTMD57663数据处理APoht/max开孔拉伸强度：毛横截面积（忽略孔）（二）开孔压缩试验试验目的试验方法概述ASTMD6484试验方法HB6741试验方法2.1开孔压缩试验目的得到用于结构设计许用值、材料规范、研究与开发、及质量保证的含缺口拉伸强度数据，具体性能参数包括：开孔（缺口）压缩强度(OHC)2.2开孔压缩试验方法概述ASTMD6484/D6484M-08聚合物基复合材料层压板开孔压缩强度标准试验方法“StandardTestMethodforOpen-HoleCompressiveStrengthofPolymerMatrixCompositeLaminates”HB6741-93碳纤维复合材料层合板开孔压缩试验方法2.3开孔压缩试验：ASTMD64841试验件多向层压板（至少有2个方向的纤维）厚度：4mm，允许范围为3~5mm3000.2536.00.256.00.0618.0150贴模面注：所有尺寸均为mm公差说明：1)对于方法A，上表面和下表面的平行度为0.05mm，对于方法B，平行度为0.02mm。2)对于方法A，上下表面与表面C的垂直度为0.25mm，对于方法B，垂直度为0.02mm。3)孔不能有分层或其他损伤。4)所有机械加工边的表面光洁度为0.8m。5)孔中心在长度方向的偏差小于0.12mm，在宽度方向的偏差小于0.05mm。注1注2注22.3开孔压缩试验：ASTMD6484孔附近的宽度、厚度；孔径；边距干态：试验室环境24小时湿态：吸湿平衡或规定的时间2试验流程按组分袋包装，标识清楚干态：试验室环境湿态：将试样用湿布包裹放入密封袋内，直到进行试验，试样在密封袋内的储存时间应不超过14天。几何尺寸测量状态调节试验件安装加载破坏模式试验件保存试验件存储编号2.3开孔压缩试验：ASTMD64842试验流程两种夹具：方法A：液压夹头方法B：压缩平台支持板(2件)夹持面(2处)试件钢垫片（如果需要）国际单位制零件螺栓：NA0036-060050（4）垫圈：NA0179B-060（8+）（#按需要）螺母：NA0030-060M（4）（或等同件）或对于带螺纹的板螺栓：NA0036-060045（4）垫圈：NA0179B-060（4）（或等同件）英制单位零件螺栓：NAS6605-32（4）垫圈：NAS1587-5C（8+）（#按需要）螺母：NAS1804-5（4）（或等同件）或对于带螺纹的板螺栓：NAS6605-28（4）垫圈：NAS1587-5C（4）（或等同件）钢垫片（如果需要）长夹板（2件）短夹板（2件）0.801.520.744.00R0.25TYP7.800.06(典型)0.10(典型)1.00(典型)1.300.703.001.40R0.00-0.05R0.10R0.125TYP(可选)0.3750.400.6000.005(1)零件A(见图9)零件B(见图9)位置和尺寸见图3(2)0.650.40.20TYP几何尺寸测量状态调节试验件安装加载破坏模式试验件保存试验件存储编号短夹板长夹板长夹板与短夹板之间的间隙试件长夹板楔形夹块（4块）左侧长夹板右侧短夹板左侧长夹板右侧短夹板0.050.05mm0.0020.002in(2处)用测隙规检测长夹板-试件的间隙和长夹板-支撑板的间隙试件短夹板支撑板支撑板2.3开孔压缩试验：ASTMD64842试验流程方法A：液压夹头①将试件安装于夹具中，保证试件两端与夹具两部分的端头平齐，孔位于夹具缺口的中心；②拧紧4个螺栓；③夹具放入试验机夹头中，注意使夹具的长轴与试验方向对中。将夹具放入试验机的楔形夹块内时，夹具的夹持应使夹具的未夹持部分靠近螺栓，即夹持深度约80mm；④拧紧夹头，记录液压夹头施加的压力；⑤施加液压夹持压力后，以约7N-m再次拧紧4个螺栓；⑥使用测隙规检查支撑板与支持夹具长夹板之间的间隙，加垫片，确认试件工作段与支持夹具长夹板之间的间隙是否为0.050.05mm。几何尺寸测量状态调节试验件安装加载破坏模式试验件保存试验件存储编号2.3开孔压缩试验：ASTMD64842试验流程方法B：压缩平台①将试件安装于夹具中，保证试件两端与夹具两部分的端头平齐，孔位于夹具缺口的中心；②拧紧4个螺栓（12个螺栓）；③以约7N-m拧紧4个螺栓（12个螺栓），当采用7N-m[60in.-lbf]的拧紧力矩而不能得到可接受的破坏模式时，可以在此基础上增大拧紧力矩；④使用测隙规检查支撑板与支持夹具长夹板之间的间隙，加垫片，确认试件工作段与支持夹具长夹板之间的间隙是否为0.050.05mm⑤将夹具放置于试验机的两个平台之间，使夹具的长轴与试验方向对齐。短夹板长夹板与短夹板之间的间隙试件长夹板左侧长夹板右侧短夹板左侧长夹板右侧短夹板0.050.05mm0.0020.002in(2处)用测隙规检测长夹板-试件的间隙和长夹板-支撑板的间隙试件支撑板支撑板长夹板加载平台加载平台短夹板长夹板短夹板长夹板与短夹板接触配钻(典型)5.9-6.1两个夹板之间最大偏差为0.24端部加载时可选择38.0(典型)13.0(典型)13.0(典型)7.5(典型)50.0几何尺寸测量状态调节试验件安装加载破坏模式试验件保存试验件存储编号2.3开孔压缩试验：ASTMD64842试验流程几何尺寸测量状态调节试验件安装加载破坏模式试验件保存试验件存储编号方法A：与D3039中的“试验步骤”相同方法B：1.加载速率：1~2mm/min；2.预加载——如果需要，对试件/夹具组合件施加23N的压缩力，以保证所有加载表面相互接触并与上下平台对中。将压缩力降低到7N，所有设备重新调零和平衡；3.加载——按规定的速率将力施加到试件上，同时记录数据。对试件加载，直到达到最大力，并且力从最大力下降30%为止。除非试件断裂是特别期望的，否则，应停止试验，以防止因孔的大范围畸变而掩盖真实的破坏模式，其目的是提供更具代表性的破坏模式和防止损坏支持夹具；4.数据记录——连续记录载荷-位移或载荷-应变数据。建议采样速率为每秒2-3个数据记录，目标数据最少100个；5.记录破坏时（或破坏前）的最大载荷值。2.3开孔压缩试验：ASTMD64842试验流程按组分袋包装，标识清楚不发生在孔边的破坏是不可接受的模式，其数据是无效的。记录试件的破坏模式和破坏区域，选用基于三部分破坏模式代码的标准描述方法。1—破坏模式2—破坏区域3—破坏位置几何尺寸测量状态调节试验件安装加载破坏模式试验件保存试验件存储编号LGMAGMMGM2.3开孔压缩试验：ASTMD64843数据处理APohc/max开孔压缩强度：毛横截面积（忽略孔）2.4开孔压缩试验：HB6741-931试验件多向层压板（[45/0/-45/90]2s）宽度：380.2mm长度：250mm孔径：6.30.1mm2.4开孔压缩试验：HB6741-932压缩夹具（三）充填孔拉伸/压缩试验试验目的试验方法概述ASTMD5961试验方法3.1充填孔拉伸/压缩试验目的对试验方法D5766/D5766M（开孔拉伸）和D6484/D6484M（开孔压缩）进行了补充规定，得到用于结构设计许用值、材料规范、研究与开发、及质量保证的充填孔拉伸/压缩强度数据，具体性能参数包括：充填孔拉伸强度(FHT)充填孔压缩强度(FHC)3.2充填孔拉伸/压缩试验方法概述ASTMD6742/D6742M-07聚合物基复合材料层压板充填孔拉伸和压缩标准试验方法“StandardTestMethodforFilled-HoleTensionandCompressionTestingofPolymerMatrixCompositeLaminates”3.3充填孔拉伸/压缩试验：ASTMD67421试验件充填孔拉伸：多向层压板（至少有2个方向的纤维）宽度：361mm长度：200~300mm孔径：60.06mm厚度：2.5mm，允许范围为2~4mm长度1/2长度1/2宽度开孔w/D=6宽度充填孔压缩：多向层压板（至少有2个方向的纤维）宽度：361mm长度：300mm孔径：60.06mm厚度：4mm，允许范围为3~5mm3.3充填孔拉伸/压缩试验：ASTMD6742孔附近的宽度、厚度；孔径；紧固件类型干态：试验室环境24小时湿态：吸湿平衡或规定的时间2试验流程按组分袋包装，标识清楚干态：试验室环境湿态：将试样用湿布包裹放入密封袋内，直到进行试验，试样在密封袋内的储存时间应不超过14天。几何尺寸测量状态调节试验件安装加载破坏模式试验件保存试验件存储编号3.3充填孔拉伸/压缩试验：ASTMD57662试验流程与D5766、D6484相同紧固件安装：采用紧固件或销钉（包括垫圈）对试样进行装配，紧固件的安装方法应符合试验提出方的规定；紧固件的拧紧：如果使用带力矩的紧固件，用扭力搬手将紧固件拧紧到所需的值，记录和报告实际的力矩值。按组分袋包装，标识清楚不发生在孔边的破坏是不可接受的模式，其数据是无效的。记录试件的破坏模式和破坏区域，选用基于三部分破坏模式代码的标准描述方法。1—破坏模式2—破坏区域3—破坏位置几何尺寸测量状态调节试验件安装加载破坏模式试验件保存试验件存储编号LGMAGMMGM（四）螺栓挤压试验试验目的试验方法概述ASTMD5766试验方法4.1螺栓挤压试验目的得到用于材料规范、研究和开发、质量保证以及结构设计和分析的挤压响应数据，具体性能参数包括：复合材料层压板或层压板-紧固件的极限挤压强度复合材料层压板的弦向挤压刚度复合材料层压板或层压板-紧固件连接的偏移挤压强度挤压应力/挤压应变曲线4.2螺栓挤压试验方法概述ASTMD953“TestMethodforBearingSt