Расчеты и испытания на прочность. Методы механических испытаний композиционных материалов с полимерной матрицей (композитов). Метод испытания на изгиб при нормальной, повышенной и пониженной температурах

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТАНДАРТ

СОЮЗА ССР

РАСЧЕТЫ И ИСПЫТАНИЯ НА ПРОЧНОСТЬ

МЕТОДЫ МЕХАНИЧЕСКИХ

ИСПЫТАНИЙ КОМПОЗИЦИОННЫХ

МАТЕРИАЛОВ С ПОЛИМЕРНОЙ

МАТРИЦЕЙ (КОМПОЗИТОВ).

МЕТОД ИСПЫТАНИЯ НА ИЗГИБ

ПРИ НОРМАЛЬНОЙ, ПОВЫШЕННОЙ

И ПОНИЖЕННОЙ ТЕМПЕРАТУРАХ

ГОСТ 25.604-82

Издание официальное

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР ПО СТАНДАРТАМ

Москва

РАЗРАБОТАН

Министерством авиационной промышленности СССР Академией наук Латвийской ССР

ИСПОЛНИТЕЛИ

Б. И. Паншин, Г. М. Гуняев; Ю. М. Тариопольский (руководители темы); И. Г. Жигун, В. В. Михайлов
ВНЕСЕН Министерством авиационной промышленности СССР
Член Коллегии Г. Б. Строганов
УТВЕРЖДЕН И ВВЕДЕН В ДЕЙСТВИЕ Постановлением Государствен­ного комитета СССР по стандартам от 22 октября 1982 г. № 4035

УДК 620Л77: 006.354

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТАНДАРТ СОЮЗА ССР

Расчеты и испытания на прочность

МЕТОДЫ МЕХАНИЧЕСКИХ ИСПЫТАНИЙ

КОМПОЗИЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ С ПОЛИМЕРНОЙ

МАТРИЦЕЙ (КОМПОЗИТОВ). МЕТОД ИСПЫТАНИЯ

НА ИЗГИБ ПРИ НОРМАЛЬНОЙ, ПОВЫШЕННОЙ

И ПОНИЖЕННОЙ ТЕМПЕРАТУРАХ

Design calculation and strength testings. Methods
of Mechanical testing of Polymeric Composite
Materials. Test for Bending Properties at normal,
elevated and low temperatures
Постановлением Государственного комитета СССР по стандартам от 22 октября 1982 г. № 4035 срок действия установлен
с 01.01.84 до 01.01.94
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 изгиб при нормальной (20°С), повышенной (до 180°С) и пониженной (до минус 60°С) температурах.
Метод испытания на изгиб стеклопластиков установлен в ГОСТ 4648—71.

1. НАЗНАЧЕНИЕ МЕТОДА

1.1. Метод испытаний образцов из композиционного материала на изгиб состоит из определения:
предела прочности при изгибе — отношения максимального из­гибающего момента в момент разрушения образца к моменту со­противления сечения при изгибе;
модуля упругости при нагружении образца в пределах пропор­циональности прогиба от нагрузки;
зависимости прогиба от нагрузки при нагружении образца вплоть до разрушения.
Перепечатка воспрещена
© Издательство стандартов, 1983

2. ОБОРУДОВАНИЕ ДЛЯ ИСПЫТАНИЙ

2.1. Испытания проводят на любой испытательной машине, обеспечивающей: нагружение на изгиб с заданной постоянной ско­ростью перемещения активного захвата, измерении нагрузки с по­грешностью не более 1 % °т измеряемой величины, возможность регулирования скорости нагружения образца.
2.2. Машина должна быть снабжена траверсой, по которой мо­гут перемещаться две опоры, и наконечником, создающим нагруз­ку в случае испытания на поперечный изгиб (черт. 1).. При испы­

тании на чистый изгиб машина должна быть обеспечена двумя траверсами, на каждой из которых могут перемещаться по две опоры (черт. 2).
2.3. Радиус закругления краев опор должен составлять (2,0±1,0) мм, а наконечника—(5±1,0) мм. Поверхности опор и наконечника должны быть обработаны не грубее /?а = 0,63 мкм (ГОСТ 2789—73) и закалены. Их твердость должна быть не ме­нее 40 HRC.
2.4. Траверса должна обеспечивать неподвижность опор при испытаниях и иметь- цену деления шкалы 1 мм, позволяющей устанавливать опоры на заданном расстоянии.
2.5. Допускаемые отклонения от параллельности поверхностей опор и опорной поверхности наконечника в горизонтальной плос­кости— 0,05 мм.
2.6. Для измерения прогиба образца используют приборы и приспособления с погрешностью не более |±2 % от измеряемой величины.

Черт. 2

2.7. Для измерения прогиба образца используют приборы, обеспечивающие автоматическую запись «нагрузка-прогиб», а так­же цифровые индикаторы или преобразователи деформаций, пред­ставляющие собой работающие на изгиб тонкие стальные кон­сольные балочки с наклеенными тензорезисторами, и другие при­боры.
2.8. В качестве регистрирующей аппаратуры при использова­нии консольных балочек применяют осциллографы, двухкоорди­натные самопишущие потенциометры и другие приборы, обеспечи­вающие регистрацию прогиба с точностью, указанной в п. 2.6.
2.9. Преобразователи деформаций перед испытанием должны быть отградуированы с погрешностью не более ± 1 % от измеряе­мой величины.
2.10. Для измерения размеров образца используют приборы с погрешностью не более >±0,05 мм.
2.11. Испытания при повышенных (пониженных) температурах проводят на машинах, оборудованных термокриокамерами, кото­рые обеспечивают равномерный прогрев (охлаждение) образца до заданной температуры и сохранение последней на протяжении всего времени испытания. Допускаемые колебания температуры определяют в соответствии с техническими условиями или стандар­тами на материал, а при их отсутствии — по ГОСТ 14359—78.
2.12. Для охлаждения камер используют твердую углекислоту, жидкий азот или фреон 22 и другие вещества.

3. ОБРАЗЦЫ

3.1. Для определения максимальных напряжений при изгибе, модуля упругости и установления зависимости прогиба от нагрузки при нагружении образца вплоть до разрушения используют об­разец в виде полосы прямоугольного сечения, форма и размеры образца указаны на черт. 3.
ЕШШ , 4и

Черт. 3

3.2. Образцы формуют или вырезают из плит в направлении главных осей ортотропии материала. Расположение арматуры должно быть симметрично относительно срединной плоскости об­разца, проходящей через его ось и параллельной плоскости уклад­ки арматуры. Способ и режим изготовления образцов указывают­ся в нормативно-технической документации на материал.
3.3. Образцы должны иметь гладкую ровную поверхность не грубее 7?а = 20 мкм по ГОСТ 2789—73, без вздутий, сколов, тре­щин, расслоений и других дефектов, заметных невооруженным глазом.
3.4. Отклонение образцов от номинальных размеров по ширине и толщине образца не должно превышать 0,05 мм.

4. ПОДГОТОВКА К ИСПЫТАНИЮ

4.1. Перед испытанием образцы кондиционируют по ГОСТ 12423—66, если в нормативно-технической документации на ком­позиционные материалы не указаны особые условия кондициони­рования.
4.2. Время от окончания изготовления формованных образцов или композиционного материала, из которого они вырезаются, до испытания образцов, включая и время на их кондиционирование, должно составлять не менее 16 ч.
4.3. Перед испытанием проводят нумерацию образцов краской или мягким карандашом. Измеряют толщину образца с погреш­ностью до 0,05 мм и ширину до 0,10 мм в трех местах его рабочей части. Определяют средние арифметические значения толщины и ширины образца и результаты записывают в протокол испытаний.

5. ПРОВЕДЕНИЕ ИСПЫТАНИЙ

5.1. 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 специально предусмотренных термокриокамерах. Темпе­ратуру испытаний и допускаемые ее колебания определяют в со­ответствии с техническими условиями или стандартами на мате­риал, а при их отсутствии — по ГОСТ 14359—78.
5.2. 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.
5.3. Перед испытанием на поперечный изгиб на испытательной машине устанавливают наконечник с траверсой и опорами. На опоры кладут специально изготовленную стальную балочку и ре­гулируют опоры и наконечник по ней так, чтобы допускаемое от­клонение от параллельности поверхностей соответствовало усло­виям п. 2.5. Перед испытанием на чистый изгиб на испытательной машине устанавливают траверсы с опорами и добиваются необ­ходимой параллельности опорных поверхностей.
5.4. При определении модуля упругости, предела прочности и установлении зависимости прогиба от нагрузки в случае испытаний на поперечный изгиб устанавливают расстояние между опорами Z=40 h± 1,0 мм (см. черт. 1).
5.5. При определении модуля упругости в случае испытаний на чистый изгиб устанавливают 1= (100±1) мм, с = 20 мм (см. черт. 2).
5.6. Расстояние между опорами измеряют с погрешностью не более 0,2 мм.
Устанавливают и закрепляют приборы для измерения прогиба в середине пролета.
5.7. Устанавливают образец широкой стороной на опоры и при­водят в соприкосновение с его верхней поверхностью нагружаю­щий наконечник. Определяют прилегание образца к опорам по­верхности наконечника. Если зазор между образцом и опорными поверхностями превышает значение, указанное в п. 2.5, то его за­меняют другим.
5.8. Устанавливают скорость перемещения нагружающего на­конечника согласно данным технических условий на материал. При отсутствии этих данных скорость перемещения наконечника принимают равной 5-4-20 мм/мин.
5.9. При определении модуля упругости нагружают образец с заданной постоянной скоростью и записывают значения прогибов и соответствующих нагрузок. При отклонении диаграммы от ли­нейной. испытания прекращают и образец разгружают.
5.10. При установлении зависимости прогиба от нагрузки образец нагружают с заданной постоянной скоростью, непрерыв­но записывая прогиб и нагрузку вплоть до разрушения образца (см. рекомендуемое приложение 1).
5.11. При определении предела прочности записывают макси­мальную нагрузку, предшествующую разрушению образца.
5.12. При определении модуля упругости нагружение образца может осуществляться ступенчато или непрерывно до нагрузок, не превышающих 50 % от разрушающих. При непрерывном нагру­жении используют автоматическую запись прогиба и нагрузки. В случае ступенчатого нагружения измерение прогиба осуществляет­ся при каждом значении нагрузки. Число ступеней должно быть не менее четырех. Рекомендуемое значение их величин составля­ет 5—10