ГОСТ 25.601—80. Композиционных материалов с полимерной матрицей (композитов). метод испытания плоских образцов на растяжение при нормальной, повышенной и пониженной температурах (70194)

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТАНДАРТ
СОЮЗА ССР

РАСЧЕТЫ И ИСПЫТАНИЯ НА ПРОЧНОСТЬ

МЕТОДЫ
МЕХАНИЧЕСКИХ ИСПЫТАНИЙ

КОМПОЗИЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ
С ПОЛИМЕРНОЙ МАТРИЦЕЙ
(КОМПОЗИТОВ). МЕТОД ИСПЫТАНИЯ
ПЛОСКИХ ОБРАЗЦОВ НА РАСТЯЖЕНИЕ
ПРИ НОРМАЛЬНОЙ, ПОВЫШЕННОЙ
И ПОНИЖЕННОЙ ТЕМПЕРАТУРАХ

ГОСТ 25.601—80

Издание официальное

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР ПО СТАНДАРТАМ

МоскваГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТАНДАРТ СОЮЗА ССР

Расчеты и испытания на прочность

МЕТОДЫ МЕХАНИЧЕСКИХ ИСПЫТАНИЙ КОМПОЗИЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ С ПОЛИМЕРНОЙ МАТРИЦЕЙ (КОМПОЗИТОВ). МЕТОД ИСПЫТАНИЯ ПЛОСКИХ ОБРАЗЦОВ НА РАСТЯЖЕНИЕ ПРИ

НОРМАЛЬНОЙ, ПОВЫШЕННОЙ И ПОНИЖЕННОЙ ТЕМПЕРАТУРАХ Design calculation and strength testings. Methods of Mechanical testing of Polymeric Composite Materials Test for Tensile Properties on Plane

Specimens at Normal, Elevated and Low Temperatures

Постановлением Государственного комитета СССР по стандартам от 27 августа 1980 г. № 4448 срок введения установлен

с 01.07.1981 г.

Несоблюдение стандарта преследуется по закону

Настоящий стандарт распространяется на полимерные компо­зиционные материалы, армированные непрерывными высокомо­дульными углеродными, борными, органическими и другими во­локнами, структура которых симметрична относительно их средин­ной плоскости, и устанавливает метод испытания этих материалов на растяжение при нормальной (20°С), повышенной (до 180°С) и пониженной (—60°С) температурах.

Метод испытания на растяжение стеклопластиков установлен в ГОСТ 11262—76.

1. СУЩНОСТЬ МЕТОДА

   1. Метод состоит в кратковременном испытании образцов из композиционного материала на растяжение с постоянной ско­ростью деформирования, при котором определяют:

предел прочности при растяжении о_в — отношение максималь­ной нагрузки F_max предшествующей разрушению образца, к на­чальной площади его поперечного сечения, МПа;

предел пропорциональности о_пц — отношение нагрузки, при ко­торой происходит отклонение от линейной зависимости между нап­ряжением и деформацией, к площади начального поперечного се­чения образца, МПа;

Издание официальное Перепечатка воспрещенаотносительное удлинение 6 при разрушении — отношение при­ращения длины мерной базы в момент разрушения к начальной длине мерной базы, %;

модуль упругости Е — отношение напряжения к соответствую­щей относительной деформации при нагружении материала в пре­делах начального линейного участка диаграммы деформирования, МПа;

коэффициент Пуассона v — отношение поперечного относи­тельного укорочения к продольному относительному удлинению образца при растяжении в пределах начального линейного участ­ка диаграммы деформирования.

2. ОБОРУДОВАНИЕ ДЛЯ ИСПЫТАНИЙ

   1. Испытания проводят на разрывных и универсальных испы­тательных машинах, обеспечивающих растяжение образца с задан­ной постоянной скоростью перемещения активного захвата и из­мерение нагрузки с погрешностью не более 1 % от измеряемой ве­личии. ‘

   2. Захваты испытательной машины должны обеспечивать на­дежное крепление и точное центрирование образца (продольная ось образца должна совпадать с направлением действия растяги­вающей нагрузки). Для надежного крепления образца при испы­

т ании высокомодульных, высокопрочных композиционных материалов рекомендуется применять захваты с насечкой на рабочих поверхностях под углом ±45° с шагом 1 — —2 мм на длине 100—105 мм.

^є1+^є2

^ез 9

<0,02;

^ез

Є, —е₉ - <0,02.

^ei

1. 4. Для регистрации деформаций должны использоваться при­боры, обеспечивающие измерение деформаций с погрешностью не более 1% от предельного значения измеряемой величины. Мо­гут быть использованы механические тензометры, тензопреобразо- ватели сопротивления или другие приборы, прикрепление которых не создает дополнительных напряжений или деформаций и не ока­зывает влияние на определяемые характеристики.

   5. Приборы для измерения геометрических размеров образ­ца должны обеспечивать измерение с погрешностью не более ±0,05 мм, если измеряемые размеры меньше 10 мм, и ±0,1 мм, если измеряемые размеры больше или равны 10 мм.

2. ОБРАЗЦЫ

   1. Для испытаний однонаправленных композиционных мате­риалов применяют образцы в виде полосы прямоугольного сече­ния с закрепленными на концах накладками (черт. 2). При опреде­лении модулей упругости и коэффициента Пуассона этих материа­лов могут также использоваться образцы-полоски без накладок (черт. 3).

/—накладка: 2—образец

Черт. 2

Черт. 3

Черт. 4

/—накладка; 2—шлифовальная шкурка; 3 — образец; 4—абразивный слой; 5—слой клея

Черт. 5

1. 10. В случае разового использования накладок их приклеи­вают непосредственно к образцу как показано па черт. 2. Для приклейки накладок используют клей. Сдвиговая прочность клея должна составлять не менее 40 МПа. Технология приклейки на­кладок должна быть указана в нормативно-технической документа­ции на материал образца.

   11. Количество образцов, необходимое для определения одной из характеристик п. 1.1 в заданном направлении композиционного материала одной партии, должно быть не менее пяти. Если разру­шение образца при испытании происходит не от нормальных нап­ряжений или вне рабочей зоны, то данные в расчет не принимают­ся и образец заменяется.

2. ПОДГОТОВКА К ИСПЫТАНИЮ

   1. Кондиционирование образцов проводят в соответствии с техническими условиями или стандартами на материал. Если в этой документации не указаны условия кондиционирования, то перед испытанием образцы кондиционируют при одной из стан­дартных атмосфер по ГОСТ 12423—66.

   2. При отсутствии в нормативно-технической документации на материал специальных указаний, время от окончания (изготовления композиционного материала до испытания должно составлять не менее 16 ч, включая кондиционирование.

   3. Перед испытанием измеряют толщину и ширину рабочей части образца в трех местах: по краям и в середине. Среднее зна­чение толщины и ширины образца записывают в протокол испы­таний и по ним, с точностью до трех значащих цифр, определяют площадь поперечного сечения образца.

3. ПРОВЕДЕНИЕ ИСПЫТАНИЙ

   1. Испытания при нормальной температуре проводят в поме­щении или закрытом объеме при температуре и относительной влажности окружающего воздуха или другой среды, указанных в технических условиях на испытываемый материал. Если таких указаний нет, то испытания проводят при одной из стандартных атмосфер по ГОСТ 12423—66.

Испытания при повышенных и пониженных температурах про­водят в термокамерах для испытательных машин. Температуру испытаний и допускаемые ее колебания определяют в соответствии с техническими условиями или стандартами на материал, а при их отсутствии — по ГОСТ 14359—69.

1. 2. При проведении испытаний в условиях повышенных и пони­женных температур время, необходимое для полного прогрева или охлаждения образца до его испытания, должно задаваться норма­тивно-технической документацией на испытываемый материал. Если таких указаний нет, то время выдержки образца при задан­ной температуре устанавливают не менее 20 мин на 1 мм его толщины.

   3. Образец в захватах испытательной машины устанавливают так, чтобы их продольные оси совпали с прямой, соединяющей точки крепления захватов в испытательной машине.

   4. Для измерений деформации устанавливают механические экстензометры или другие приспособления (тензорезисторы наклеи­ваются на образец за Гб—24 ч до установки в испытательную ма­шину) .

   5. Задают скорость перемещения активного захвата машины V (рекомендуемая скорость перемещения подвижного захвата 5—20 мм/мин).

   6. Для определения предела прочности при растяжении, относительного удлинения при разрушении предела пропорцио­нальности образец равномерно нагружают с заданной скоростью вплоть до его разрушения.

   7. Для определения модуля упругости и коэффициента Пуас­сона образец равномерно с заданной скоростью нагружают в пре­делах начального линейного участка диаграммы деформирования.

   8. Для определения модуля упругости образец нагружают и записывают изменение продольной деформации образца Л/ или Ае_пв зависимости от нагрузки (см. рекомендуемое приложение 1).

   9. Для определения коэффициента Пуассона образец нагру­жают и записывают приращение продольной Ае_п и поперечной Аєі деформаций образца в заданной его плоскости (см. реко­мендуемое приложение 2).

   10. Для определения относительного удлинения при разру­шении и предела пропорциональности образец нагружают и за­писывают изменение продольной деформации в зависимости от на­грузки (см. рекомендуемое приложение 3).

   11. Для определения предела прочности при растяжении об­разец нагружают и записывают наибольшую нагрузку F_max, кото­рую выдержал образец.

2. ОБРАБОТКА РЕЗУЛЬТАТОВ

   1. Предел прочности при растяжении, о_в МПа, определяют по формуле

^вb-h ’

где F _тах — максимальная нагрузка, предшествующая разрушению образца,Н;

b — ширина образца, мм;

h — толщина образца, мм.

F пи ^апц=="ьПГ ’ где F_nu — нагрузка, соответствующая пределу пропорциональ* ности,Н.

Примечание. Методика определения нагрузки Г_Пц дана в ГОСТ 9550—71.

₅₌^_.Ю0,

где А/ — абсолютное удлинение расчетной длины образца при разрушении, мм;

I — начальная расчетная длина образца, мм.

¹

b-h b-h ’

где AF— приращение нагрузки, H;

Д/ д ,

-у = Дец —изменение относительно продольной деформации

образца при изменении нагрузки на A F;

А/ — приращение расчетной длины образца при изменении нагрузки на AF, мм.

_ ^Д£1

^V~ Де„ ’

где Аеі —изменение поперечной относительной деформации об­разца при изменении нагрузки на AF, измеренное по ширине или толщине образца (в зависимости от зада­ния).

Форма протокола испытаний дана в рекомендуемом при­ложении 4.МЕТОД ОПРЕДЕЛЕНИЯ МОДУЛЯ УПРУГОСТИ

1. Модуль упругости Е определяют отношением напряжения <з к соответ­ствующей относительной деформации е .

2. Метод определения модуля упругости основан на измерении деформации е при трехкратном нагружении-разгружении образца (см. черт. 2—4 настояще­го стандарта) в заранее выбранном диапазоне нагрузок в пределах начального линейного участка диаграммы.

3. Для измерения деформаций используют тензорезисторы, механические тензометры и другие приборы, отвечающие требованиям, указанным в п. 2.4 настоящего стандарта. Тензорезисторы наклеивают в середине образца с двух его сторон в продольном направлении.

4. В качестве регистрирующей аппаратуры применяют осциллографы, изме­рители статических деформаций типа ИС Д-З, потенциометры типа МД С-021 или другие приборы с чувствительностью не ниже 10~⁵ относительных единиц деформации.

5. Образец устанавливают на испытательной .машине и укрепляют на его рабочей части измерители деформаций (тензодатчики наклеивают за 16—24 ч до испытаний).

6. Подсоединяют к измерителям деформаций регистрирующую аппаратуру и нагружают образец силой, составляющей 10—20% от кратковременной стати­ческой прочности испытываемого материала. Затем уменьшают нагрузку до 2—5% и принимают это состояние за исходное.

7. Образец подвергают при заданной скорости трехкратному .нагружению— разгружению до требуемого уровня (15—40% ftnax) и при каждом нагружении считывают показания деформаций при двух нагрузках—начальной, равной 2—5% от величины разрушающей нагрузки К_тах, и максимальной.

8. По результатам измерений деформации для каждого нагружения опре­деляют модуль упругости согласно п. 6.4 настоящего стандарта. За результат принимают среднее арифметическое значение всех нагружений.