ГОСТ 32659-2014 Композиты полимерные. Методы испытаний. Определение кажущегося предела прочности при межслойном сдвиге методом испытания короткой балки

ГОСТ 32659-2014
(ISO 14130-:1997)

МЕЖГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТАНДАРТ

КОМПОЗИТЫ ПОЛИМЕРНЫЕ

Методы испытаний. Определение кажущегося предела прочности при межслойном сдвиге методом испытания короткой балки

Polymer composites. Test methods. Determination of apparent interlaminar shear strength by short-beam method

МКС 83.120

Дата введения 2015-09-01

Предисловие

Цели, основные принципы и порядок проведения работ по межгосударственной стандартизации установлены ГОСТ 1.0-92 "Межгосударственная система стандартизации. Основные положения" и ГОСТ 1.2-2009 "Межгосударственная система стандартизации. Стандарты межгосударственные, правила и рекомендации по межгосударственной стандартизации. Порядок разработки, принятия, применения, обновления и отмены"

Сведения о стандарте

1 РАЗРАБОТАН Объединением юридических лиц "Союз производителей композитов"

2 ВНЕСЕН Техническим комитетом по стандартизации ТК 063 "Стеклопластики, стекловолокно и изделия из них"

3 ПРИНЯТ Межгосударственным советом по стандартизации, метрологии и сертификации (протокол от 28 марта 2014 г. N 65-П)

За принятие проголосовали:

4 Настоящий стандарт модифицирован по отношению к международному стандарту ISO 14130:1997* Fibre-reinforced plastic composites - Determination of apparent interlaminar shear strength by short-beam method (Материалы композиционные полимерные армированные волокном. Определение кажущейся межслойной прочности на сдвиг методом испытания балочек) путем внесения модификаций различного типа:

________________

* Доступ к международным и зарубежным документам, упомянутым в тексте, можно получить, обратившись в Службу поддержки пользователей. - .

- изменения содержания положений, элементов;

- исключения отдельных положений;

- внесения дополнительных положений;

- изменения структуры.

Перевод с английского языка (en).

Официальный экземпляр международного стандарта, на основе которого разработан настоящий межгосударственный стандарт, имеется в Федеральном информационном фонде технических регламентов и стандартов.

Текст измененных положений, элементов выделен в стандарте одиночной вертикальной полужирной линией* на полях слева (четные страницы) или справа (нечетные страницы) от соответствующего текста. Содержание измененных положений, элементов международного стандарта приведено в приложении А.

________________

* В электронном варианте текст измененных положений, элементов выделен тонкой одиночной вертикальной линией слева от соответствующего текста. - Примечания изготовителя базы данных.

Измененные фразы, слова выделены в тексте курсивом*.

________________

* В бумажном оригинале обозначения и номера стандартов и нормативных документов в разделах "Нормативные ссылки" и "Термины и определения" выделены курсивом, остальные по тексту документа приводятся обычным шрифтом. - .

Содержание исключенного раздела приведено в приложении Б.

Сравнение структуры международного стандарта со структурой настоящего стандарта приведено в приложении В.

Ссылки на международные стандарты, которые приняты в качестве межгосударственных стандартов, заменены в разделе "Нормативные ссылки" и тексте стандарта ссылками на соответствующие межгосударственные стандарты.

Информация о замене ссылок приведена в приложении Г.

Дополнительные положения приведены в 3.1, 3.2, 8.1 и заключены в рамки из тонких линий. Разъяснение причин внесения дополнительных положений приведено в приложении Г.

Наименование настоящего стандарта изменено относительно наименования международного стандарта в целях соблюдения принятой терминологии.

Степень соответствия - модифицированная (MOD).

5 Приказом Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии от 29 мая 2014 г. N 472-ст межгосударственный стандарт ГОСТ 32659-2014 (ISO 14130:1997) введен в действие в качестве национального стандарта Российской Федерации с 1 сентября 2015 г.

6 ВВЕДЕН ВПЕРВЫЕ

Информация об изменениях к настоящему стандарту публикуется в ежегодном информационном указателе "Национальные стандарты", а текст изменений и поправок - в ежемесячном информационном указателе "Национальные стандарты". В случае пересмотра (замены) или отмены настоящего стандарта соответствующее уведомление будет опубликовано в ежемесячном информационном указателе "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

1 Область применения

2 Нормативные ссылки

В настоящем стандарте использованы ссылки на следующие стандарты:

ГОСТ 32974-2014* Композиты полимерные. Термины и определения

________________
* Вероятно, ошибка оригинала. Следует читать: ГОСТ 32794-2014. - .

ГОСТ 12015-66 Пластмассы. Изготовление образцов для испытания из реактопластов. Общие требования

ГОСТ 12019-66 Пластмассы. Изготовление образцов для испытания из термопластов. Общие требования

ГОСТ 12423-2013 (ISO 291:2008) Пластмассы. Условия кондиционирования и испытания образцов (проб)

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

ГОСТ 26277-84 Пластмассы. Общие требования к изготовлению образцов способом механической обработки

ГОСТ 28840-90 Машины для испытания материалов на растяжение, сжатие и изгиб. Общие технические требования

Примечание - При пользовании настоящим стандартом целесообразно проверить действие ссылочных стандартов по указателю "Национальные стандарты", составленному по состоянию на 1 января текущего года, и по соответствующим информационным указателям, опубликованным в текущем году. Если ссылочный стандарт заменен (изменен), то при пользовании настоящим стандартом, следует руководствоваться заменяющим (измененным) стандартом. Если ссылочный стандарт отменен без замены, то положение, в котором дана ссылка на него, применяется в части, не затрагивающей эту ссылку.

3 Термины и определения

В настоящем стандарте применены термины и определения по ГОСТ 32794, а также следующие термины с соответствующими определениями:

3.2 кажущийся предел прочности при межслойном сдвиге (apparent interlaminar shear strength) , МПа: Значение кажущегося напряжения при межслойном сдвиге в момент разрушения или при достижении максимального значения нагрузки.

3.3 пролет (span) , мм: Расстояние между опорами испытательной машины, на которые устанавливается образец.

Примечания

1 Направление "1" определяют также как 0 градусов (0°) или как продольное, а направление "2" как 90 градусов (90°) или как поперечное.

2 Подобное определение допускается использовать в отношении полимерных композитов с преимущественной укладкой армирующего наполнителя или в случаях, когда направление (например, продольное) может быть связано с процессом производства (см. 6.4.2).

5 Оборудование

- радиус нагружающего наконечника; - радиус опор; - толщина образца; - пролет; - полная длина образца

Рисунок 2 - Схема нагружения

6 Подготовка к проведению испытания*

_______________

* Наименование раздела 6 в бумажном оригинале выделено курсивом. - .

6.1 Форма и размеры образцов

6.2 Подготовка образцов

6.3 Внешний вид образцов

6.4 Количество образцов

- ширина образца

Рисунок 3 - Расположение образцов

6.5 Кондиционирование и условия проведения испытания

7 Проведение испытания

8 Обработка результатов

9 Протокол испытания

Протокол испытания должен содержать:

а) ссылку на настоящий стандарт;

б) скорость нагружения;

в) информацию, необходимую для полной идентификации испытуемого материала: тип, происхождение, заводской номер, форму и т.д.;

г) класс точности испытательной машины;

д) радиусы нагружающего наконечника и опор;

е) информацию по подготовке образцов для испытания, включая направление обработки резанием/испытания (например, образец А или В на рисунке 3, или направление 1 или 2);

ж) размеры образцов;

з) количество образцов;

и) условия проведения испытания и кондиционирования;

к) пролет;

л) поверхность образца, контактирующая с нагружающим элементом;

м) для допустимого типа разрушения: тип разрушения (одиночный или множественный сдвиг), отдельные значения кажущегося предела прочности при межслойном сдвиге, их среднеарифметическое значение и, если требуется, среднеквадратическое отклонение;

н) для недопустимого типа разрушения: описание типа разрушения, формулировку о том, что рассчитанные значения не являются кажущимся пределом прочности при межслойном сдвиге, отдельные значения кажущегося предела прочности при межслойном сдвиге, их среднеарифметическое значение и, если требуется, среднеквадратическое отклонение;

о) любые операции, не установленные в настоящем стандарте, также как любые случайности, которые могли повлиять на результаты;

п) дату проведения испытания.

Приложение А
(справочное)

Положения ISO 14130, которые приняты в настоящем стандарте с модификацией их содержания

А.1 1 Область определения

1.1 Данный международный стандарт устанавливает метод определения кажущейся межслойной прочности на сдвиг на образцах композиционных полимерных материалов, армированных волокном, в форме балочек.

1.2 Данный метод пригоден для применения к композиционным полимерным материалам, армированным волокном с термореактивной или термопластичной матрицей, при условии получения межслойного разрушения при сдвиге.

Примечание - Если используются материалы, отличные от слоистых пластмасс, которые несимметричны и не сбалансированы, на результат могут повлиять различные сочетания факторов, таких как растяжение/изгибание, изгибание/скручивание и т.д.

1.3 Метод не пригоден для определения расчетных параметров, но может быть применен к пористым материалам, или как испытание для контроля качества.

Примечание - Данный раздел международного стандарта изменен в настоящем стандарте в соответствии с требованиями ГОСТ 1.5, п.3.7.1 и в целях соблюдения норм русского языка и принятой терминологии.

А.23 Принцип

Пруток прямоугольного сечения нагружают как однопролетную балку на двух опорах (простую балку) на изгиб таким образом, чтобы возникло межслойное разрушение при сдвиге. Пруток (балочку) располагают на двух опорах, а усилие прилагают с помощью нагружающего элемента (наконечника) посередине между опорами.

Примечания

1 Испытание по своему характеру похоже на метод трехточечного нагружения, применяемый для определения свойств пластмасс при изгибе (ISO 14125, Композиционные полимерные материалы, армированные волокном. Определение свойств при изгибе). Однако, для увеличения уровня напряжения при сдвиге по отношению к напряжению при изгибе в испытуемом образце установлено меньшее соотношение пролет (расстояние между опорами) /толщина образца с целью получения межслойного разрушения при сдвиге.

2 Придается особое значение тому, что полученный результат не является абсолютным значением. По этой причине для определения измеряемой величины используют термин "кажущаяся межслойная прочность на сдвиг". Результаты испытания образцов различных размеров или образцов, испытанных при различных условиях, не являются непосредственно сопоставимыми.

Примечание - Данный раздел международного стандарта изменен в настоящем стандарте в соответствии с требованиями ГОСТ 1.5, п.7.9.5 и в целях соблюдения норм русского языка и принятой терминологии.

А.34 Определения

4.1 кажущееся межслойное напряжение при сдвиге (apparent interlaminar shear stress), : Межслойное напряжение при сдвиге, действующее на нейтральную плоскость испытуемого образца.

Рассчитывают по формуле, приведенной в 10.1, и выражают в мегапаскалях (МПа).

4.4 координатные оси испытуемого образца (для материалов с однонаправленным и волокнами) [specimen coordinate axes (for aligned materials)]: Координатные оси для испытуемого материала приведены на Рисунке 1. Направление, параллельное осям волокон, определено как направление "1", а направление, перпендикулярное им, как направление "2".

Рисунок 1 - Элемент пластины из композиционного материала, армированного однонаправленным волокном с указанием осей симметрии

Для других материалов направления 1, 2 и 3 обычно описывают системой координат , , .

Примечание - Данный раздел международного стандарта изменен в настоящем стандарте в соответствии с требованиями ГОСТ 1.5, п.3.9.1 и в целях соблюдения норм русского языка и принятой терминологии.

А.45 Аппаратура

5.1 Испытательная машина

5.1.1 Общие положения

Испытательная машина должна соответствовать ISO 5893 в соответствии со следующими требованиями, приведенными в 5.1.2 и 5.1.3.

5.1.2 Скорость испытания

Скорость испытания должна сохраняться постоянной в соответствии с ISO 5893.

5.1.3 Индикатор нагрузки

Индикатор нагрузки должен быть таким, чтобы погрешность показания составляла менее чем ±1% от полной шкалы (см. ISO 5893).

5.2 Нагружающий элемент (наконечник) и опоры

Радиус элемента нагружения должен быть равным 5 мм ± 0,2 мм, а радиус опор должен быть 2 мм ± 0,2 мм (см. Рисунок 2).

Рисунок 2 - Конфигурация нагружения

Ширина нагружающего элемента (наконечника) и опор должна быть больше чем ширина испытуемого образца. Нагружающий элемент (наконечник) должен прилагать усилие нагрузки посередине между опорами. Пролет (расстояние между опорами) должен быть регулируемым.

5.3 Микрометр, или равноценный прибор, способный считывать 0,01 мм или менее и пригодный для измерения ширины и толщины испытательного образца.

Микрометр должен иметь контактные поверхности соответствующие измеряемой поверхности (т.е. плоские контактные поверхности для плоской измеряемой поверхности, полированные и полусферические контактные поверхности для нестандартных измеряемых поверхностей).

Примечание - Данный раздел международного стандарта изменен в настоящем стандарте в соответствии с требованиями ГОСТ 1.5, п.7.9.6 и в целях соблюдения норм русского языка и принятой терминологии.

А.56 Образцы для испытаний

6.1 Форма и размеры

6.1.1 Стандартный размер образца

Если не применяют 6.1.2, то образцы для испытания должны представлять собой балочки прямоугольного сечения единой толщины и размерами, соответствующими приведенным в Таблице 1.

Таблица 1

6.1.2 Другие образцы для испытания

Если невозможно или нежелательно применение стандартных образцов для испытания, то необходимо соблюдать следующие правила:

- длина и толщина образца для испытания должна быть в том же соотношении, что и в стандартном образце, то есть

- ширина должна быть выбрана в том же соотношении к толщине, что и в стандартном образце, то есть

Примечание - В зависимости от материала, подлежащего испытанию, образцы толщиной 2 мм под нагрузкой могут разрушаться при сдвиге или испытывать разрушение при сжатии, либо демонстрировать чрезмерный прогиб без разрушения при сдвиге. По мере того как толщина (высота) испытуемого образца увеличивается, вероятность разрушения при сжатии под нагрузкой возрастает, а вероятность чрезмерного прогиба без разрушения уменьшается. По мере того как толщина уменьшается, происходит обратное. Важно выбрать толщину испытательного образца, которая вызывает разрушение испытуемого образца от горизонтального сдвига (см. 9.7).

6.2 Подготовка образцов для испытания

Образцы для испытания изготавливают посредством механической обработки литой заготовки или листа, подготовленного в соответствии с ISO 1268 или другим установленным/согласованным методом. Некоторые параметры для механической обработки приведены в ISO 2818.

6.3 Проверка испытательных образцов

Образцы для испытания должны быть плоскими и без коробления. Поверхности и кромки должны быть без дефектов. Толщина вдоль всей длины должна быть в пределах ±5% от среднего значения толщины. Ширина отдельных образцов должна быть неизменной в пределах 0,2 мм.

Образцы для испытания с измеримыми или видимыми отклонениями от одного или нескольких указанных требований должны быть забракованы или подвергнуты механической обработке для получения требуемого размера или формы до проведения испытания.

Примечание - Данный раздел международного стандарта изменен в настоящем стандарте в соответствии с требованиями ГОСТ 1.5, п.7.9.7 и в целях соблюдения норм русского языка и принятой терминологии.

А.67 Количество испытательных образцов

7.1 Необходимо испытать не менее пяти образцов.

7.2 Если ориентация и распределение волокон в подлежащем испытанию материале незначительно отличается для двух главных направлений, то образцы для испытания на сдвиг необходимо ориентировать в каждом из данных двух направлений (см. Рисунок 3, образцы А и В). Если материал имеет предпочтительную ориентацию, то испытательные образцы необходимо ориентировать именно в этом направлении.

Рисунок 3 - Расположение образцов для испытания

Примечание - Данный раздел международного стандарта изменен в настоящем стандарте в соответствии с требованиями ГОСТ 1.5, п.7.9.7 и в целях соблюдения норм русского языка и принятой терминологии.

А.7 8 Кондиционирование

По возможности образцы для испытания кондиционируют в соответствии со стандартом на материал, подлежащий испытанию. В случае отсутствия данной информации выбирают наиболее подходящие условия по ISO 291, если иное не согласовано между заинтересованными сторонами.

Примечание - Данный раздел международного стандарта изменен в настоящем стандарте в соответствии с требованиями ГОСТ 1.5, п.7.9.7 и в целях соблюдения норм русского языка и принятой терминологии.

А.89 Методика испытаний

9 Методика испытания

9.1 Атмосфера испытания

Испытание проводят в той же атмосфере, которая была использована при кондиционировании, если иное не согласовано между заинтересованными сторонами (например, для испытаний при повышенных или пониженных температурах).

9.2 Измерение размеров испытательных образцов

Измеряют в средней точке каждого образца его ширину с точностью до 0,02 мм и толщину с точностью до 0,05 мм.

9.3 Пролет

Устанавливают пролет в мм, где является средним значением толщины комплекта испытуемых образцов (см. Рисунок 2).

Примечание - Для некоторых материалов может потребоваться более короткий пролет для получения разрушения при сдвиге (см. 9.7).

9.4 Скорость испытания

Там где возможно, устанавливают скорость испытания в соответствии со стандартом на материал, подлежащий испытанию. В случае отсутствия данной информации скорость испытания должна быть равной 1 мм/мин ±0,2 мм/мин.

9.5 Проведение испытания

Помещают образец для испытания симметрично поперек двух параллельных опор так, чтобы сторона, не подвергнувшаяся механической обработке, находилась в контакте с опорами (см. Рисунок 2). Усилие с помощью нагружающего элемента (наконечника) прикладывают равномерно по ширине испытуемого образца параллельно опорам и в средней точке между опорами.

9.6 Сбор данных

В процессе всего испытания производят регистрацию прилагаемого усилия.

9.7 Характер разрушения

Регистрируют характер разрушения, используя следующую классификацию:

Допускаемые межслойные типы разрушений при сдвиге:

a) одиночный сдвиг, множественный сдвиг [см. Рисунок 4а)].

Недопустимые типы разрушений:

b) смешанные типы разрушения [см. Рисунок 4b)]: сдвиг и растяжение, сдвиг и сжатие;

c) типы разрушений без сдвигов [см. Рисунок 4с)]: растяжение, сжатие;

d) пластичный сдвиг [см. Рисунок 4d)].

Примечание - Существует два возможных случая разрушений:

- для разрушений типа "а", приблизительно в плоскости нейтральной оси, кажущаяся межслойная прочность на сдвиг может быть рассчитана в соответствии с 10.1;

- для разрушений типов "b" и "с" результат, рассчитанный в соответствии с 10.1, не является межслойной прочностью на сдвиг и может быть использован только для сравнения испытуемых образцов, отобранных из одного и того же материала.

Примечание - Данный раздел международного стандарта изменен в настоящем стандарте в соответствии с требованиями ГОСТ 1.5, п.7.9.8 и в целях соблюдения норм русского языка и принятой терминологии.

А.910 Расчет и обработка результатов

10.1 Рассчитывают кажущуюся межслойную прочность на сдвиг , выраженную в мегапаскалях, по следующей формуле:

10.2 Рассчитывают среднее арифметическое значение отдельных определений и, если требуется, стандартное (среднеквадратическое) отклонение, используя метод, приведенный в ISO 2602.

10.3 Рассчитывают кажущееся межслойное напряжение при сдвиге с точностью до трех значащих цифр.

Примечание - Данный раздел международного стандарта изменен в настоящем стандарте в соответствии с требованиями ГОСТ 1.5, п.7.9.9 и в целях соблюдения норм русского языка и принятой терминологии.

Приложение Б
(справочное)

Положения ISO 14130, которые исключены из настоящего стандарта

Б.1 Прецизионность

Прецизионность данного метода испытания неизвестна, поскольку межлабораторные данные еще не получены. После получения межлабораторных данных информация по прецизионности будет добавлена в следующей редакции стандарта. Данный метод может быть неприемлемым для использования в технических условиях или в случае спорных результатов, поскольку этих показателей прецизионности не имеется.

Приложение В
(справочное)

Сравнение структуры международного стандарта со структурой межгосударственного стандарта

Таблица В.1

Приложение Г
(справочное)

Технические отклонения настоящего стандарта от примененного в нем международного стандарта

Таблица Г.1

Библиография

__________________________________________________________________________

УДК 678.5.001.4:006.354 МКС 83.120 MOD

Ключевые слова: полимерные композиты, кажущееся напряжение при межслойном сдвиге, кажущаяся прочность при межслойном сдвиге, сущность метода, протокол испытания
__________________________________________________________________________

Электронный текст документа

и сверен по:

, 2014