ГОСТ Р 56740-2015 Композиты полимерные. Метод определения характеристик межслоевой трещиностойкости (вязкости разрушения) при статическом нагружении по типу I (моде I) композитов с различными направлениями армирования слоев (с Изменением N 1 ред. от 14.11.2023).

ГОСТ Р 56740-2015

 НАЦИОНАЛЬНЫЙ СТАНДАРТ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

 КОМПОЗИТЫ ПОЛИМЕРНЫЕ

 Метод определения характеристики межслоевой трещиностойкости (вязкости разрушения) при статическом нагружении по типу I (моде I) композитов с различными направлениями армирования слоев

 Polymer composites. Determination Interlaminar Fracture Toughness under the static loading on Mode I of various Ply Orientations Reinforced Composites*

________________

* Измененная редакция, Изм. N 1.

ОКС 83.120

         19.020*

________________

* Измененная редакция, Изм. N 1.     

Дата введения 2017-01-01

 Предисловие

1 РАЗРАБОТАН Объединением юридических лиц "Союз производителей композитов" (Союзкомпозит) совместно с Акционерным обществом "НПО Стеклопластик" (АО "НПО Стеклопластик") и Обществом с ограниченной ответственностью "Центр исследований и разработок "Инновации будущего" (ООО "Инновации будущего")

(Измененная редакция, Изм. N 1).

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 ноября 2015 г. N 1913-ст

4 Настоящий стандарт разработан с учетом основных нормативных положений стандарта АСТМ Е1922-04 (2015)* "Стандартный метод определения межслоевой вязкости разрушения многослойных и пултрузионных полимерных композитов" (ASTM Е1922-04 (2015) "Standard Test Method for Translaminar Fracture Toughness of Laminated and Pultruded Polymer Matrix Composite Materials", NEQ).

(Измененная редакция, Изм. N 1).

5 ВВЕДЕН ВПЕРВЫЕ

Правила применения настоящего стандарта установлены в статье 26 Федерального закона от 29 июня 2015 г. N 162-ФЗ "О стандартизации в Российской Федерации". Информация об изменениях к настоящему стандарту публикуется в ежегодном (по состоянию на 1 января текущего года) информационном указателе "Национальные стандарты", а официальный текст изменений и поправок - в ежемесячном информационном указателе "Национальные стандарты". В случае пересмотра (замены) или отмены настоящего стандарта соответствующее уведомление будет опубликовано в ближайшем выпуске ежемесячного информационного указателя "Национальные стандарты". Соответствующая информация, уведомление и тексты размещаются также в информационной системе общего пользования - на официальном сайте Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии в сети Интернет (www.rst.gov.ru)

(Измененная редакция, Изм. N 1).

ВНЕСЕНО Изменение N 1, утвержденное и введенное в действие приказом Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии от 14.11.2023 N 1391-ст c 01.03.2024

 1 Область применения

1.1 Настоящий стандарт распространяется на многослойные полимерные композиты (ламинаты) и пултрузионные полимерные композиты на основе эпоксидных, ненасыщенных полиэфирных и бисмалеимидных смол с различными направлениями армирования слоев углеволокном или стекловолокном.

1.2 Настоящий стандарт устанавливает метод определения силовых характеристик межслоевой трещиностойкости (вязкости разрушения) при статическом монотонном нагружении полимерных композитов в условиях нагружения отрывом (тип I, мода I) при испытании на растяжение внецентренной нагрузкой образцов с предварительно нанесенной краевой усталостной трещиной (надрезом).

Раздел 1 (Измененная редакция, Изм. N 1).

 2 Нормативные ссылки

В настоящем стандарте использованы нормативные ссылки на следующие стандарты:*     

ГОСТ 25.506-85 Расчеты и испытания на прочность. Методы механических испытаний металлов. Определение характеристик трещиностойкости (вязкости разрушения) при статическом нагружении

ГОСТ 6507 Микрометры. Технические условия

ГОСТ 8074 Микроскопы инструментальные. Типы, основные параметры и размеры. Технические требования

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

ГОСТ 14766 Машины и приборы для определения механических свойств материалов. Термины и определения

ГОСТ 24888 Пластмассы, полимеры и синтетические смолы. Химические наименования, термины и определения

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

ГОСТ 32794 Композиты полимерные. Термины и определения

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.

(Измененная редакция, Изм. N 1).     

 3 Термины и определения

В настоящем стандарте применены термины по ГОСТ 14766, ГОСТ 24888, ГОСТ 32794*, а также следующие термины с соответствующими определениями:

______________

* При расхождениях в терминах ГОСТ 32794 имеет приоритет перед другими стандартами.

(Измененная редакция, Изм. N 1).     

3.1     

3.2 нормализованный размер трещины (normalized notch size): Отношение длины предварительно нанесенной усталостной трещины (надреза) к ширине образца.

 4 Сущность метода

Сущность метода заключается в испытании образцов с предварительно нанесенной краевой усталостной трещиной (надрезом) растягивающей внецентренной нагрузкой. При этом регистрируют значения смещения берегов трещины в зависимости от нагрузки (далее - диаграмма "смещение - нагрузка").

Характеристику межслоевой вязкости разрушения рассчитывают по нагрузке, соответствующей заданному значению нормализованного размера трещины.

 5 Оборудование

5.1 Испытательная машина по ГОСТ 28840, обеспечивающая растяжение образцов с постоянной (регулируемой) скоростью перемещения активного захвата и измерение нагрузки с погрешностью не более 1% от измеряемой величины.

5.2 Двухконусные датчики тензорезисторного типа (далее - датчики смещения) по ГОСТ 25.506-85 (пункт 3.3), которые обеспечивают измерения смещений с погрешностью не более 1% от измеряемой величины.

(Измененная редакция, Изм. N 1).

5.3 Устройство записи диаграммы "смещение - нагрузка".

5.4 Микрометр по ГОСТ 6507, обеспечивающий измерение с погрешностью не более 0,05 мм.

5.5 Инструментальный микроскоп по ГОСТ 8074.

5.6 Дисковая пила, оснащенная алмазным отрезным кругом.

 6 Подготовка к проведению испытаний

6.1 Подготовка образцов

6.1.1 Форма и размеры образцов должны соответствовать требованиям, приведенным в таблице 1 и на рисунке 1.     

Таблица 1

Наименование параметра	Значение параметра
Ширина образца W, мм	От 25 до 50
Длина образца L, мм, не менее	4 W
Толщина образца B, мм	*
Диаметр отверстия для крепления D, мм	0,2 W
Длина предварительно нанесенной усталостной трещины (надреза) a , мм	От 0,5 W до 0,6 W
Ширина предварительно нанесенной усталостной трещины (надреза) b , мм, не более	0,015 W
* Толщина образца равна толщине полимерного композита. Рекомендуется использовать образцы толщиной не более 2 мм.

D

- диаметр отверстия для крепления;

W

- ширина образца;

b

- ширина предварительно нанесенной усталостной трещины (надреза);

а

- длина предварительно нанесенной усталостной трещины (надреза);

L

- длина образца;

В

- толщина образца

Рисунок 1 - Геометрические размеры образцов

Отклонение образцов от номинальных размеров, указанных в таблице 1, не должно превышать 0,01 W.

Все поверхности образцов должны быть плоскими, взаимно перпендикулярными и параллельными. Отклонение от параллельности не должно превышать 0,01 мм.

6.1.2 Усталостную трещину (надрез) наносят при помощи дисковой пилы (см. 5.6).

6.1.3 Для определения характеристики межслоевой вязкости разрушения используют не менее пяти образцов, если иное не установлено в нормативном документе или технической документации на изделие.     

6.2 Кондиционирование образцов

Перед испытанием образцы кондиционируют при стандартной атмосфере 23/50 по ГОСТ 12423 в течение 24 ч.

 7 Проведение испытаний

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

7.2 Инструментальным микроскопом (5.5) измеряют длину предварительно нанесенной усталостной трещины (надреза) с точностью до 0,1 мм с каждой стороны образца. Вычисляют среднеарифметическое значение длины усталостной трещины (надреза) по результатам всех измерений.

7.3 Микрометром (5.4) измеряют толщину образца с точностью до 0,05 мм не менее чем в трех местах, равноудаленных друг от друга. Вычисляют среднеарифметическое значение толщины образца по результатам всех измерений.

7.4 Микрометром измеряют ширину образца с точностью до 0,05 мм.

7.5 Устанавливают образец в захваты испытательной машины (см. рисунок 2) так, чтобы направление действия нагрузки совпадало с выбранным направлением армирования образца с точностью до 2°.

7.6 Устанавливают датчики смещения на образец (см. рисунок 2) с помощью накладных клиновидных опорных призм.

Способ крепления клиновидных опорных призм должен обеспечивать надежное крепление датчиков смещения и не должен влиять на физико-механические характеристики образца и результат испытаний.

Оси отверстий для установки накладных клиновидных опорных призм должны быть расположены на одинаковом расстоянии от плоскости надреза, с погрешностью не более 0,2 мм.

7.7 Задают скорость перемещения активного захвата испытательной машины таким образом, чтобы максимальная нагрузка

, действующая на образец, достигалась за период от 30 до 100 с.

7.8 Образец нагружают до достижения им максимальной нагрузки

и продолжают испытание вплоть до снижения нагрузки до значения 0,5

.

7.9 При определении характеристики межслоевой вязкости разрушения строят диаграмму "смещение - нагрузка". Дискретность регистрации смещения и нагрузки выбирают таким образом, чтобы начальный линейный участок записи находился в диапазоне смещения от 0,7 до 1,5 согласно масштабу построения диаграммы.

1 - захват испытательной машины; 2 - накладные клиновидные опорные призмы; 3 - датчик смещения; 4 - образец

Рисунок 2 - Схема установки образца в захватах испытательной машины и установки датчика смещения

 8 Обработка результатов

8.1 Коэффициент интенсивности напряжений

, МПа·м

, вычисляют по формуле

                (1)

где P - нагрузка, прикладываемая к образцу, МН;

B - толщина образца, м;

W - ширина образца, м;

a

- длина усталостной трещины, м.

8.2 Характеристика межслоевой вязкости разрушения

По формуле (1) определяют наибольший коэффициент интенсивности напряжений

, подставляя значение максимальной нагрузки

вместо прикладываемой нагрузки

Р

.

По диаграмме "смещение - нагрузка" определяют значение смещения берегов трещины на начальном линейном участке диаграммы

и дополнительное значение смещения берегов трещины на участке диаграммы между линейным участком и максимальной нагрузкой (см. рисунок 3).

P

- нагрузка;

- значение смещения берегов трещины на начальном линейном участке;

- дополнительное значение смещения берегов трещины на участке диаграммы между линейным участком и максимальной нагрузкой;

- максимальная нагрузка

Рисунок 3 - Пример диаграммы "смещение - нагрузка"

Если выполняется условие

0,3, то

.

Если выполняется условие

>0,3, то определить значение

не представляется возможным.

 9 Протокол испытаний

Результаты испытаний оформляют в виде протокола, который должен содержать:

- ссылку на настоящий стандарт;

- геометрические размеры образцов и надрезов;

- тип испытательной машины и датчика смещения;

- скорость нагружения;

- описание испытуемого изделия, в том числе тип волокна и матрицы, а также последовательность укладки слоев многослойного материала;

- условия кондиционирования;

- температуру воздуха и относительную влажность при испытании;

- проявление трещины на образце после испытания, в том числе ее протяженность и характер разрушения, а также растрескивание на внешних поверхностях образца до надреза;

- характеристику межслоевой вязкости разрушения

;

- дату проведения испытаний;

- подписи должностных лиц, проводивших испытания.

     Приложение ДА (Исключено, Изм. N 1).

Приложение ДБ (Исключено, Изм. N 1).

     Приложение ДВ (Исключено, Изм. N 1).

(Измененная редакция, Изм. N 1).