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

Страница 1

Группа Т59
МЕЖГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТАНДАРТ
Расчеты и испытания на прочность
МЕТОДЫ МЕХАНИЧЕСКИХ ИСПЫТАНИЙ КОМПОЗИЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ С ПОЛИМЕРНОЙ МАТРИЦЕЙ (КОМПОЗИТОВ)
Метод испытания на изгиб нри нормальной, поиышенной и пониженной температурах
ГОСТ 25.604-82
1Х'*:йп сакикншп ли! мгсг.уИ! 1смшц*. Мс1п<нЬ о! Мсспашса! оГ Ро1утслс Сотрсййс
Ма1спа1*. Тем Гог Всп<1шё РгопсгКп а1 поппи1. с!с\а1сс1 аш11о« 1стрсга1игск
МКС 19.060
Постановлением Государственно!" комитета СССР по стандартам от 22 оюября 1982 г. .V1 4035 дата введения установлена
01.01.84
Ограничение срока действия снято по протоколу № 3—93 Межгосударственного совета по сганлартизаиин. метрологии н еертифнка1шн (ИУС 5-6—93)
Настоящий стандарт распространяется на полимерные композиционные материалы, армированные непрерывными высокомолульными углеродными, борными, органическими и другими подокнами, структура которых симметрична относительно их срединной плоскости, и устанавливает метол 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.
2. ОБОРУДОВАНИЕ ДЛЯ ИСПЫТАНИЙ
2.1. Испытания проводят на любой испытательной машине, обеспечивающей: нагружение на изгиб с заданной постоянной скоростью перемещения активного захвата, измерение нагрузки с погрешностью не более I % измеряемой величины, возможность регулирования скорости нагруже-ния образца.
2.2. Машина должна быть снабжена траверсой, по которой могут перемешаться две опоры, и наконечником, создающим нагрузку в случае испытании на поперечный изгиб (черт. I). При испытании на чистый изгиб машина должна быть обеспечена двумя траверсами, на каждой из которых могут перемешаться по две опоры (черт. 2).
Ииаиие официальное Перепечатка воспрещена
*
Переиздание. 234

Страница 2

ГОСТ 25.604-82 С. 2

Черт. I Черт. 2
2.3. Радиус закругления краен опор должен составлять (2.0 1 КО) мм. а наконечника — (5 ± 1,0) мм* Поверхности опор и наконечника лолжны быть обработаны не грубее На = 0,63 мкм
(ГОСТ 2789—73) и закалены. Их твердость должна быть не менее 40 ИКС.
2.4. Траверса должна обеспечивать неподвижность опор при испытаниях и иметь иену деления шкалы I 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 образна используют приборы и приспособления с погрешностью не более ±2% измеряемой величины,
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 балочкм с наклеенными тензорезисторами. и другие приборы.
2.К. В качестве регистрирующей аппаратуры при использовании консольных балочек применяют осциллографы, двухкоординатные самопишущие потенциометры и другие приборы, обеспечивающие регистрацию прогиба с точностью, указанной в и. 2.6.
2.9. Преобразователи деформаций перед испытанием лолжны быть отградуированы с погрешностью не более ± I % измеряемой величины.
2.10. Для измерения размеров образца используют приборы с погрешностью не более 10,05 мм.
2.11. Испытания при повышенных (пониженных) температурах проводят на машинах, обору-
дованных 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—69.
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 образна указаны на черт. 3.
Черт. 3

Страница 3

С. 3 ГОСТ 25.604 82
3.2. Образцы формируют или вырезают из плит в направлении главных осей ортотролми материала. Расположение арматуры должно быть симметрично относительно срединной плоскости образна, 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 тладкую ровную поверхность не грубее На = 24 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 образна 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 С4>ста&1ять 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 среднеарифметические 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 испытуемый 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 14359-69.
5.2. При проведении испытаний в условиях повышенных и пониженных температур время, необходимое язя полного прогрева или охлаждения образна до его испытания, должно задаваться нормативно-технической документацией на испытуемый материал. Если таких указаний нет, то время выдержки образна 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 устанаазивают расстояние между опорами /= 40 1.0 мм (см. черт. I).
5.5. При определении модуля упругости в случае испытаний на чистый изгиб устанавливают / = (!00± I) мм, с= 20 мм (см. черт. 2).
5.6. Расстояние между опорами измеряют с погрешностью не более 0,2 мм. Устанавливают и закрепляют приборы язя 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 перемещении наконечника принимают равной 5+20 мм/мин.
236

Страница 4

ГОСТ 25.604-82 С. 4
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. приложение I).
5.11. При определении предела прочности записывают максимальную нагружу, предшествующую разрушению образца.
5.12. При определении модуля упругости нагружение образца может осуществляться ступенчато или непрерывно до нагрузок, не превышающих 50 % разрушающих. При непрерывном иагружении используют автоматическую запись прогиба и нагрузки. В случае ступенчатого нагру-жения измерение прогиба осуществляется при каждом значении нагрузки. Число ступеней должно быть не менее четырех. Рекомендуемое значение их величин состаатяет 5 %^ 10 % максимальной нагрузки, предшествующей разрушению образца.
6, ОБРАБОТКА РЕЗУЛЬТАТОВ
6.1. Модуль упругости при поперечном изгибе Е\\ . МПа, вычисляют по формуле
где АР— прирашеиие нагрузки, МН:
/ — расстояние между опорами, мм: А, Л — ширина и высота образца, мм: Ли — прирашеиие прогиба в середине образца, мм, соответствующее изменению нагрузки на А/". 6.1.1. Значение прогиба при использовании преобразователя деформаций (консольных сталь* ных балочек) определяется как
№ = и*/Г,
где и'* — показание регистрирующего прибора: К — тарировочный коэффициент.
6.2. Модуль упругости при чистом изгибе МПа, вычисляют по формуле

4Л /г' дк'4
где с — расстояние между крайними опорами (см. черт. 2)т мм.
6.3. Предел прочности при поперечном изгибе а|| . МПа, вычисляют по формуле
где /тдх — максимальная нагрузка, предшествующая разрушению образца. МН.
6.4. Статистическую обработку результатов испытаний проводят по НТД. Не рекомендуется принимать в расчет отдельные значения определяемых показателей, не укладывающихся в границах доверительного интервала при величине доверительной вероятности 0,95. При окончательном подсчете число образцов должно быть не менее 5.
6.5. Форма протокола испытаний лана в приложении 2.
237

Страница 5

С. 5 РОСТ 25.604-82
ПРИЛОЖЕНИЕ I Рекомендуемое
И ТЛНОВ.1К11И*: ШИК 11ЛНК III 1114)1 111.Л ОI НАП'У 1К11
1. Установление зависимости прогиба от нагрузки основано на намерении посередине продета прогиба и С(к«1вс1'Сгиук)шсН ему кагружи при непрерывном нагружении образца при поперечном изгибе (см. черт. I). Для лого па испытательной машине устанаатнвают траверсу с опорами и нагружаюший наконечник. С помощью поворот их вокруг вертикальной оси устанавливают 11араллельность поверхностей опор и наконечника в вертикальной плоскости с предельным отклонением (1.1 мм н закрепляют траверсу и наконечник неподвижно.
2. Уста н а вл ива ют на опоры стальную балочку прямоугольного сечении с шероховатостью поверхности не более 0.63 мкм (ГОСТ 2789—73) и предельным отклонением сторон от параллельности 0.01 мм и по ней осуществляют проверку параллельности опорных поверхностей наконечника и опор в горизонтальной плоскости с последующим устранением зазоров.
3. Измеряют образцы с точностью, укатанной в н. 2.10 настоящего стандарта. Устанавливают расстояние между опорами, равное (40 ± 1) мм. кладут на опоры испытуемый обрами н проверяют правильность его положения на опорах согласно пл. 2.5 и 5.7 настоящего стандарта.
4. Закрепляют на машине приспособления (приборы) для измерения н регистрации прогиба и натружи л настраивают их.
5. Устанавливают заданную скороегь перемещения нагружающего наконечника согласно технической документации на материал и проводят пробное нагруженис образца до 10 %—20 % от / ; . для проверки правильности выбора на аппаратуре диапазона измеряемых величин. После снятия нагрузки осуществляют рабочее нагруженис образца при непрерывном измерении прогиба н нагрузки вплоть до разрушения.
6. Для измерения прогиба и регистрации нагружн используют аппаратуру, указанную в ни. 2.6—2.8 настоящего стандарта.
ПРИЛОЖЕНИЕ 2 Рекомендуемое
ПРОТОКОЛ испытаний на иинб по ГОСТ 25.604-82 от «_•_19_г.
I. Оборудование для испытаний
Испытательная машина Измеритель прогиба_
Регистрирующая аппаратура
Количество образцов
2. Обра ты
Материал (наименование ТУ. предприятие-изготовитель, номер партии)
Содержание арматуры по объех<у (массе). %_
Расположение арматуры а образцах_
Условия кондиционирования (время, температура, относительная влажность)
3. Условия испытании
Схема нагрузки_(3-точечное или 4-точсчнос).
Температура_
Относительная влажность_
Время выдержки при повышенной (пониженной) температурах Режим нагружения (непрерывное, ступенчатое)_
Скорость нагружения_
238

Страница 6

Страница 7

СОДЕРЖАНИ Е
ГОСТ 25.001—78 Расчеты и испытания на прочность в машиностроении. Комплекс нормативно-технической и руководящей документации. Обшне положения....................... 3
ГОСТ 25.101—83 Расчеты и испытания на прочность. Методы схематизации случайных процессов нагружения элементов машин н конструкций и статистическою представления результатов.......................................................... 5
ГОСТ 25.502—79 Расчеты и испытания на прочность в машиностроении. Методы механических
испытаний металлов. Методы испытаний на усталость......................... 26
ГОСТ 25.503—97 Расчеты н испытания на прочность. Методы механических испытаний металлов.
Метод испытания на сжатие............................................. 51
ГОСТ 25.504—82 Расчеты и испытания на прочность. Методы расчета характеристик сопротивления
усталости............................................................ 78
ГОСТ 25.505—85 Расчеты и испытания на прочность. Методы механических испытаний металлов.
Метод испытаний на малоцикловую усталость при термомеханическом нагружении. . . 133
ГОСТ 25.506—85 Расчеты и испытания на прочность. Методы механических испытаний металлов.
Определение характеристик трешиностойкости (вязкости разрушения) при статическом натруженпи.......................................................... 143
ГОСТ 25.507—85 Расчеты и испытания на прочность в машиностроении. Методы испытаний на усталость
при эксплуатационных режимах натружения. Обшие требования.................. 181
ГОСТ 25.601—80 Расчеты к испытания на прочность. Методы механических испытаний композиционных материалов с полимерной матрицей (композитов). Метол испытания плоских образцов на растяжение при нормальной, повышенной и пониженной температурах..........200
ГОСТ 25.602—80 Расчеты и испытания на прочность. Методы механических испытаний композиционных материалов с полимерной матрицей (композитов). Метод испытания на сжатие при нормальной, повышенной и пониженной температурах.........................209
ГОСТ 25.603—82 Расчеты и испытания на прочность. Методы механических испытаний композиционных материалов с полимерной матрицей (композитов). Метод испытания на растяжение кольцевых образцов при нормальной, повышенной н пониженной температурах ..... 222
ГОСТ 25.604—82 Расчеты н испытания на прочность. Методы механических испытаний композиционных материалов с полимерной матрицей (композитов). Метод испытания на изгиб при нормальной, повышенной и пониженной температурах.........................234
МЕХАНИЧЕСКИЕ ИСПЫТАНИЯ Расчет и испытания на прочность
БЗ 5-2004
Саано в набор 09.0В.2005. Подписана в печать 10.10.2005. Фирм л 60«84 />. Буи ли офсетная. ! гии гура Танис
Редактор Р.Т. Гоагр&авасав Техническим п. . ■ И.С. (р.......■■.....■
Корректор В.II. Варенявяа Компьютерная верстка В.II. Грищснко
щи п набор 09.08.2005. Полицию в пени 10.10.2005. Формат 60«84 /я. Буч л и офсетная. 1 .■[■ни г- I Тан Печать офсетная. Уел. печ. л. 27.90. Уч.-им. л. 23.80. Тираж 400 »■ Ии.1* 3337/2. Зак. 1605. С 1997
ФГУП • Станлартииформ*. 123995 М«>ы. Граниным пер.. 4. «амсо'НпГо-ги ш(оЯ сомтГо.га
Набрано во ФГУП «Стандарт нфори> на ПЭВМ. Отпечатано в Калужской типографии стандартов. 248021 Калута. ул. М-■..■■■.> и 256.