ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ТЕХНИЧЕСКОМУ РЕГУЛИРОВАНИЮ И МЕТРОЛОГИИ

НАЦИОНАЛЬНЫЙ

СТАНДАРТ

РОССИЙСКОЙ

ФЕДЕРАЦИИ

КОМПОЗИТЫ ПОЛИМЕРНЫЕ

Метод определения характеристик при сдвиге в плоскости армирования образцов, изготовленных намоткой

Издание официальное

Москва Стандарт* нформ 2017

Предисловие

1    ПОДГОТОВЛЕН Обществом с ограниченной ответственностью «Инновации будущего» совместно с Автономной некоммерческой организацией «Центр нормирования, стандартизации и классификации композитов» при участии Объединения юридических лиц «Союз производителей композитов» на основе собственного перевода на русский язык англоязычной версии стандарта, указанного в пункте 4

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 28 сентября 2017 г. № 1270-ст

4    Настоящий стандарт является модифицированным по отношению к стандарту АСТМ Д5448/Д5448 М-11 «Стандартный метод испытания на определение свойств при плоскостном сдвиге цилиндров из композитных материалов с полимерной матрицей кольцевой намотки» (ASTM D5448/D5448 М-11 «Standard test method for inplane shear properties of hoop wound polymer matnx composite cylinders». MOD) путем изменения его структуры для приведения в соответствие с требованиями. установленными в ГОСТ 1.5-2001 (подразделы 4 2 и 4.3); путем изменения содержания отдельных структурных элементов, которые выделены вертикальной линией, расположенной на полях напротив соответствующего текста.

Оригинальный текст этих структурных элементов примененного стандарта АСТМ и объяснения причин внесения технических отклонений приведены в дополнительном приложении ДА

В настоящий стандарт не включены разделы 6.9,12 (подразделы 1.2,1.3.1.4, пункт 1.3.1) примененного стандарта АСТМ. которые нецелесообразно применять в российской национальной стандартизации в связи с тем, что данные разделы, подразделы, пункт носят справочный характер. Указанные разделы (подразделы, пункт), не включенные в основную часть настоящего стандарта, приведены в дополнительном приложении ДБ.

Дополнительная ссылка, включенная в текст стандарта для учета потребностей национальной экономики Российской Федерации и/или особенностей российской национальной стандартизации, выделена курсивом.

Наименование настоящего стандарта изменено относительно наименования указанного международного стандарта для приведения в соответствие с ГОСТ Р 1.5-2012 (пункт 3.5).

Сопоставление структуры настоящего стандарта со структурой указанного стандарта АСТМ приведено в дополнительном приложении ДВ.

В настоящем стандарте ссылки на международные стандарты заменены соответствующими национальными или межгосударственными стандартами. Сведения о соответствии ссылочных национальных и межгосударственных стандартов стандартам АСТМ. использованным в качестве ссылочных в примененном стандарте АСТМ, приведены в дополнительном приложении ДГ

5    ВВЕДЕН ВПЕРВЫЕ

L

1.2.3— темэорезисторы. 4 — тензорезисторная розетка; L — длина (140 ± 0.3) мм; ID — внутренний диаметр (100 ± 0.4) мм;

<₀ — толщина стенки (2.0 ± 0.3) мм; Т — допуск 0.08 мм

Рисунок 5

отверстия в торцевой насадке. Закрепляют внутреннюю вставку на торцевой насадке с помощью четырех болтов крепления. Соединяют переходник с торцевой насадкой и закрепляют с помощью двух болтов.

7.4 Заполняют образовавшуюся полость между внутренней вставкой и торцевой насадкой адгезивом и монтируют приспособления на образец, как показано на рисунке 6.

ГОСТ P 57733—2017

Если разрушение образца произошло в приспособлении, на расстоянии равном толщине образца от приспособления или разрушение произошло в следствии дефекта образца, результаты испытания не учитывают и проводят повторные испытания на новом образце.

Примечание — См. ДА.6 (приложение ДА).

8 Обработка результатов

8.1 Скорректированное значение деформации, измеренное тензорезистором. установленным под углом минус 45°. вычисляют по формуле

_е/ ₌ (1-иЛ,)-^, ^ (1->>Л,)    ₍₃₎

где ё{ — значение деформации, измеренное тензорезистором, установленным под углом минус 45°; и₀ — коэффициент Пуассона материала, используемого для калибровки тензоризистора;

K,_t—коэффициент поперечной чувствительности тензорезистора. установленного под углом минус 45°;

ёз — значение деформации, измеренное тензорезистором. установленным под углом плюс 45^е:

К,₃ — коэффициент поперечной чувствительности тензорезистора. установленного под углом плюс 45°;

i— порядковый номер тензорезисторной розетки, равен 1 или 2.

Скорректированное значение деформации, измеренное тензорезистором. установленным под углом 0°. е₂ вычисляют по формуле

, Ло-ил,)-*;, ftч1-ил,)о-*;,))    ₍₄₎

где ё₂ — значение деформации, измеренное тензорезистором. установленным под углом 0°;

К,₂ — коэффициент поперечной чувствительности тензорезистора. установленного под углом 0^е.

Скорректированное значение деформации, измеренное тензорезистором. установленным под углом плюс 45°. е'₃ вычисляют по формуле

^Ез--“-** ⁽⁵⁾

8.2    Угол поворота тензорезисторной розетки в',*, вычисляют по фор муле

0' = - tan ’    .    (6)

^{2    -}ч

Если О¹ отличается от О² более чем на 10^е, результаты испытаний не учитывают.

8.3    Деформацию при сдвиге в плоскости армирования в момент разрушения у\₂ вычисляют по формуле

У12 ⁼ V(^c1 ”^Ез)^{2 +}(2^2    ~®з)²•    ^

Если у{₂ отличается от у²2 более чем на 5 %. результаты испытаний не учитывают.

Среднее арифметическое значение деформации при сдвиге в плоскости армирования в момент разрушения у"₂ вычисляют по формуле

_v« - Ti2»У?г ^Yl2 2

8.4 Предел прочности при сдвиге в плоскости армирования т"₂, МПа. вычисляют по формуле

и - 1 ¹² *«£-<#?)’

где Т_тах — максимальный момент силы, предшествующий разрушению образца. Н м.

9

ГОСТ P 57733—2017

-    график зависимости деформации от нагрузки, построенный по показаниям, снятым с каждой тензорезисторной розетки, а также график зависимости деформации от нагрузки, построенный по усредненным значениям деформации (см. 8.4)

-    тип и местопопожение разрушения;

-    дату проведения испытаний.

Примечание — См. ДА.9 (приложение ДА).

10 Прецизионность

10.1    Проведено межлабораторное исследование на образцах одного материала (графит/эпок-сидная смола).

В каждой из пяти лабораторий были испытаны no 15 образцов.

10.2    Результаты исследований приведены в таблице 2 и представляют собой сравнение двух результатов испытаний, каждое из которых является средним значением по пяти результатам испытаний.

Таблица 2

Наименование показателя Значение показателя Предел прочности при сдвиге в плоскости армировании т“2 Модуль упругости при сдвиге в плоскости армирования Gl2 Деформация при сдвиге в плоскости армирования в момент разрушении у"2 Повторяемость коэффициента вариации 8.1 % 5.4% 15.6% Воспроизводимость коэффициента вариации 10,0% 7.2% 17.7%

11

Приложение ДА (справочное)

Оригинальный текст модифицированных структурных элементов

ДА.1

1 Область применения

Настоящий метод испытания устанавливает свойства при плоскостном сдвиге композитных материалов с полимерной матрицей кольцевой намотки, армированных высоко модульным непрерывным волокном. Настоящий стандарт описывает испытание цилиндров кольцевой намотки (90*) при скручивании для определения свойств при

ПЛОСКОСТНОМ СДВИ1в.

Примечание — Редакция раздела изменена для приведения в соответствие с требованиями ГОСТ Р 1.5-2012 (подраздел 3.1) и ГОСТ 1.5-2001 (подраздел 3.7).

ДА.2

3    Терминология

3.1    Определения — В терминологическом стандарте АСТМ Д3878 определены термины, относящиеся к высокомодульным волокнам и их композитам. В терминологическом стандарте АСТМ Д883 приведены определения терминов, относящихся к пластмассам. В терминологическом стандарте АСТМ Е6 определены термины, имеющие отношение к механическим испытаниям. Терминологический стандарт АСТМ Е456 и Практические указания Е177 определяют термины, имеющие отношение к статистике. В случае расхождения в определениях терминов терминологический стандарт АСТМ Д3878 имеет приоритет перед другими стандартами.

Примечание 1 — Если термин представляет собой физическую величину, ею аналитические параметры следуют за термином (или буквенным обозначением) в форме основных величин, с использованием следующих условных обозначений стандарта АСТМ для основных величин, указанных в квадратных скобках: [М] — масса. [(.] — длина. [7] — время. [0| — термодинамическая температура и [nd] — безразмерные величины. Использование этих обозначений ограничено аналитическими измерениями при использовании в квадратных скобках, так как эти условные обозначения могут иметь другие определения при использовании без скобок.

3.2    Определения терминов, относящихся к данному стандарту

3.2.1    Кольцевая намотка, п — намотка цилиндрического компонента, где нити ориентированы по окружности.

3.2.2    Модуль плоскостного сдвига. G12 [МЫТ-2], п—модуль упругости при сдвиге однонаправленного материала в плоскости, определенной осями, параллельными и перпендикулярными волокнам армирования.

3.2.3    Деформация плоскостного сдвита при разрушении. у12и (nd]. п — значение деформации плоскостного сдвига при разрушении в момент приложения усилия плоскостного сдвига к материалу.

3.2.4    Прочность при плоскостном сдвиге. т12. [ML-1T-2], п — прочность однонаправленного материала в момент приложения усилия плоскостного сдви1а к материалу.

3.2.5    Образец — единая деталь, вырезанная из намотки в соответствии с параметрами рисунка 1. Из одной намотки можно вырезать несколько образцов.

3.2.6    Намотка — полная деталь, выполненная за одно наматывание и отверждение.

Примечание — Редакция раздела изменена для приведения в соответствие с требованиями ГОСТ 1.5-2001 (тюдраздел 3.9).

ДА.З

4    Краткое описание метода испытаний

4.1    Тонкостенный цилиндр кольцевой намотки с номинальным диаметром 100 мм [4 дюйм] и 140 мм [5 1/2 дюйм] в длину приклеивают к двум концевым приспособлениям. Узел образца и приспособления устанавливают о испытательную установку и монотонно нагружают плоскостным сдвигом при одновременной регистрации силы. Прочность при плоскостном сдвиге определяют по максимальному усилию, выдерживаемому перед разрушением. Если деформация цилиндра контролируется тензодатчиками, можно получить характеристику «напряжение-деформация». напряжение плоскостного сдвига при разрушении и модуль плоскостного сдвига.

5    Значение и применение

5.1    Настоящий метод испытания предназначен для получения показателей свойств при плоскостном сдвиге для спецификаций материалов, научных исследований и разработок, контроля качества, расчета и анализа конструкций. К факторам, которые влияют на характеристики плоскостного сдвига, и. в этой связи, требуют занесе-

ГОСТ P 57733—2017

Правила применения настоящего стандарта установлены в статье 26 Федерального закона от 29 июня 2015 г. № 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.gost.rv)

© Стандартинформ. 2017

Настоящий стандарт не может быть полностью или частично воспроизведен, тиражирован и распространен в качестве официального издания без разрешения Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии

III

ГОСТ P 57733—2017

Содержание

1    Область применения...................................................1

2    Нормативные ссылки..................................................1

3    Термины и определения................................................1

4    Сущность метода.....................................................2

5    Оборудование.......................................................2

6    Подготовка к проведению испытаний........................................6

7    Проведение испытаний.................................................6

8    Обработка результатов.................................................9

9    Протокол испытаний..................................................10

10    Прецизионность....................................................11

Приложение ДА (справочное) Оригинальный текст модифицированных структурных элементов . . . 12

Приложение ДБ (справочное) Оригинальный текст невключенных структурных элементов.......20

Приложение ДВ (справочное) Сопоставление структуры настоящего стандарта со структурой

примененного в нем стандарта АСТМ..............................21

Приложение ДГ (справочное) Сведения о соответствии ссылочных национальных и межгосударственных стандартов стандартам АСТМ. использованным в качестве ссылочных в примененном стандарте АСТМ..........................22

IV

НАЦИОНАЛЬНЫЙ СТАНДАРТ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

КОМПОЗИТЫ ПОЛИМЕРНЫЕ

Метод определения характеристик при сдвиге в плоскости армирования образцов,

изготовленных намоткой

Polymer composites.

Тest method for determination of inplane shear properties of hoop wou nd samples

Дата введения — 2018—02—01

1    Область применения

Настоящий стандарт распространяется на полимерные композиты, изготовленные намоткой под углом 90° высокомодульных непрерывных волокон, предварительно пропитанных термореактивной смолой, и устанавливает метод определения характеристик при сдвиге в плоскости армирования.

Примечание — См. ДА. 1 (приложение ДА).

2    Нормативные ссылки

В настоящем стандарте использованы нормативные ссылки на следующие стандарты:

ГОСТ 6507 Микрометры. Технические условия

ГОСТ 14359-69 Пластмассы. Методы механических испытаний. Общие требования

ГОСТ21616 Тензорезисторы. Общие технические условия

ГОСТ 32794 Композиты полимерные. Термины и определения

ГОСТ Р 56762 Композиты полимерные. Метод определения влагопоглощения и равновесного состояния

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 тода. 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 применятьбез учета данного изменения. Если ссылочный стандарт отменен беззамены, тоположе-ние. в котором дана ссылка на него, рекомендуется применять в части, не затрагивающей эту ссылку.

3    Термины и определения

В настоящем стандарте применены термины по ГОСТ 32794.

Примечание — См. ДА.2 (приложение ДА).

Издание официальное

4    Сущность метода

Сущность метода состоит в испытании цилиндрического образца на скручивание, при этом определяют: предел прочности при сдвиге в плоскости армирования, модуль упругости при сдвиге в плоскости армирования, деформацию при сдвиге в плоскости армирования в момент разрушения.

Примечание — См. ДА.3 (приложение ДА).

5    Оборудование

5.1    Микрометры по ГОСТ б507. обеспечивающие измерение внутреннего и внешнего диаметра образца, а также длины образца с точностью 0,025 мм.

5.2    Приспособление для создания сдвига в плоскости армирования образца (далее — приспособление). состоящее из переходника, торцевой насадки и внутренней вставки. Общий вид приспособления приведен на рисунке 1.

1 — образен 2 — болт крепления. 3 — внутренняя вставка 4 — направляющий штифт. 5 — торцевая насадка: 6 — разрушающий болт; 7 — переходник. 8 — болт переходника

Рисунок 1

5.2.1    Требования к форме и размерам переходника приведены на рисунке 2.

5.2.2    Требования к форме и размерам торцевой насадки приведены на рисунке 3.

5.2.3    Требования к форме и размерам внутренней вставки приведены на рисунке 4.

5.3    Испытательная машина, обеспечивающая скручивание образца с заданной постоянной скоростью вращения активного захвата и измерение нагрузки с погрешностью не более 1 % измеряемой величины.

ГОСТ P 57733—2017

4 отв DN 60

5.4    Захваты испытательной машины должны обеспечивать надежное крепление и точное центрирование образца.

Активный захват не должен создавать осевую нагрузку на образец, превышающую 5 % от прочности материала в этом направлении.

5.5    Для регистрации деформации используют тензорезисторные розетки, состоящие из трех тен-зорезисторов по ГОСТ 21616.

Тензорезисторы должны удовлетворять следующим требованиям:

- номинальная база — 5 мм;

5

ГОСТ P 57733—2017

-    номинальное сопротивление — 350 Ом:

-    напряжение литания — от 1 до 2 В.

5.6 Термокамера для проведения кондиционирования и испытаний при заданных условиях среды (отличных от лабораторных), обеспечивающая поддержание температуры с точностью :3 *С и влажности с точностью -3 %.

Примечание — См. ДА.4 (приложение ДА).

6 Подготовка к проведению испытаний

6.1    Для определения характеристик при сдвиге в плоскости армирования используют не менее пяти образцов, если иное не установлено в нормативном документе или технической документации на изделие.

6.2    Используют образцы цилиндрической формы, которые должны удовлетворять следующим требованиям:

-    длина — (140.0 = 0.3) мм;

-    внутреннийдиаметр — (100.0 = 0.4) мм;

-    толщина стенки — (2.0 г 0,3) мм.

Образцы должны быть изготовлены намоткой ровинга, пропитанного термореактивной смолой, под углом 90^е.

6.3    Кондиционирование образцов проводят по ГОСТ Р 56762 до достижения образцом равновесной влажности, если иное не установлено в нормативном документе или технической документации на изделие.

6.4    До проведения испытания по согласованию с заинтересованными сторонами или в соответствии с нормативным документом или технической документации определяют: плотность, содержание матрицы, армирующего наполнителя, пустот.

6.5    После кондиционирования, но перед испытанием, определяют внешний и внутренний диаметр. толщину стенки и длину образцов.

6.5.1    Измерение внешнего/внутреннего диаметра проводят в двух взаимно перпендикулярных плоскостях, параллельных оси образца, и в четырех равноудаленных точках, расположенных между приспособлениями.

За внешний/внутренний диаметр образца принимают среднеарифметическое значение, вычисленное по результатам восьми измерений.

6.5.2    Толщину стенки образца t_c, мм. вычисляют по формуле

где d₀ — внешний диаметр образца, мм; d,— внутренний диаметр образца, мм.

6.5.3 Длину образца измеряют вдоль наружной поверхности параллельной оси образца вчетырех точках, равномерно расположенных по окружности.

За длину образца принимают среднеарифметическое значение, вычисленное по результатам четырех измерений.

Примечание — См. ДА. 5 (приложение ДА).

7 Проведение испытаний

7.1    Испытания проводят в тех же условиях, в которых проводилось кондиционирование образцов.

7.2    Устанавливают на образец две тензорезисторные розетки на расстоянии 180° друг от друга. Тензорезисторы устанавливают под углом минус 45^е, 0^е и плюс 45°, где 0° параллельно оси образца.

Пример установки тензорезисторных розеток показан на рисунке 5.

7.3    Собирают два приспособления, как показано на рисунке 1. Устанавливают два направляющих штифта в отверстия внутренней вставки так, чтобы штифты выступали из нее приблизительно на половину своей длины. Устанавливают внутреннюю вставку внутрь концентрической полости торцевой насадки таким образом, чтобы выступающие направляющие штифты входили в соответствующие

6