ГОСТ Р 57735-2017 Композиты керамические. Метод испытания на растяжение образцов с открытым отверстием при нормальной температуре

ГОСТ Р 57735-2017
(ИСО 14603:2012)

НАЦИОНАЛЬНЫЙ СТАНДАРТ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

КОМПОЗИТЫ КЕРАМИЧЕСКИЕ

Метод испытания на растяжение образцов с открытым отверстием при нормальной температуре

Ceramic composites. Test method for open-hole tension testing of specimens at normal temperature

ОКС 81.060.30

Дата введения 2018-02-01

Предисловие

1 ПОДГОТОВЛЕН Объединением юридических лиц "Союз производителей композитов" совместно с Автономной некоммерческой организации "Центр нормирования, стандартизации и классификации композитов" на основе собственного перевода на русский язык англоязычной версии международного 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. N 1272-ст

4 Настоящий стандарт является модифицированным по отношению к международному стандарту ИСО 14603:2012* "Тонкая керамика (высококачественная керамика, высококачественная техническая керамика). Метод испытания на растяжение при комнатной температуре композитов с керамической матрицей, армированных непрерывными нитями, имеющих отверстия" (ISO 14603:2012 "Fine ceramics (advanced ceramics, advanced technical ceramics) - Test method for open-hole tension of continuous fibre-reinforced ceramic matrix composites at room temperature", MOD) путем изменения его структуры для приведения в соответствии 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 международного стандарта и объяснение причин внесения технических отклонений приведены в дополнительном приложении ДА.

________________

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

В настоящий стандарт не включен подраздел 9.4 примененного международного стандарта, который нецелесообразно применять в российской национальной стандартизации, так как он носит справочный характер. Указанный подраздел, не включенный в основную часть настоящего стандарта, приведен в дополнительном приложении ДБ.

В настоящий стандарт внесен дополнительный подраздел 8.2, который выделен путем заключения в рамки из тонких линий, в связи с тем, что в примененном международном стандарте не приведена формула для расчета среднеарифметического значения. Дополнительная ссылка, включенная в текст стандарта для учета особенностей российской национальной стандартизации, выделена курсивом*. Внесенная дополнительная ссылка содержит условия кондиционирования образцов для испытаний.

________________

* В оригинале обозначения и номера стандартов и нормативных документов приводятся обычным шрифтом, кроме отмеченных в разделах "Предисловие", 2 "Нормативные ссылки" и 6 "Подготовка к испытаниям" знаком "**". - .

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

В настоящем стандарте ссылки на международные стандарты заменены ссылками на соответствующие межгосударственные стандарты. Сведения о соответствии ссылочных межгосударственных стандартов международным стандартам, использованным в качестве ссылочных в примененном международном стандарте, приведены в дополнительном приложении ДВ.

Сопоставление структуры настоящего стандарта со структурой указанного международного стандарта приведено в дополнительном приложении ДГ

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.gost.ru)

1 Область применения

2 Нормативные ссылки

В настоящем стандарте использованы нормативные ссылки на следующие стандарты*:

________________

* Таблицу соответствия национальных стандартов международным см. по ссылке. - .

ГОСТ 6507 Микрометры. Технические условия

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

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

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.

3 Термины и определения

В настоящем стандарте применены следующие термины с соответствующими определениями:

3.1 базовая длина : Длина образца, равная расстоянию между захватами.

3.2 площадь поперечного сечения: Начальная площадь поперечного сечения без учета отверстия.

3.3 деформация при растяжении : Деформация, измеренная в определенном месте на поверхности образца.

3.4 максимальная нагрузка при растяжении : Максимальная нагрузка, приложенная к образцу до его разрушения.

3.5 прочность при растяжении : Отношение максимальной нагрузки к площади поперечного сечения.

3.6 расстояние между отверстиями : Минимальное расстояние между отверстиями.

4 Сущность метода

5 Оборудование

1 - образец; 2 - клинья; 3 - корпус; 4 - механизм захвата

Рисунок 1 - Пример клинового захвата

6 Подготовка к испытаниям

- общая длина; - базовая длина; - длина в захватах; - толщина образца; - ширина образца; - диаметр отверстия

Рисунок 2 - Образец

Таблица 1

В миллиметрах

Рисунок 3 - Определение расстояния между отверстиями

6.1.3 Для испытания используют не менее пяти образцов, если иное не установлено в нормативном документе или технической документации на изделие.

6.2 Кондиционирование

7 Проведение испытаний

8 Обработка результатов

8.3 Стандартное отклонение прочности при изгибе , МПа, вычисляют по формуле

. (4)

Результат округляют до третьей значащей цифры.

8.4 Коэффициент вариации ,%, вычисляют по формуле

. (5)

Результат округляют до третьей значащей цифры.

9 Протокол испытаний

Приложение ДА
(справочное)

Оригинальный текст модифицированных структурных элементов примененного международного стандарта

ДА.1 1 Область применения

Настоящий международный стандарт устанавливает метод определения прочности на растяжение при комнатной температуре композитов с керамической матрицей, армированных непрерывными нитями с помощью образцов с отверстием. Данный метод применим ко всем композитным материалам с керамической матрицей с однонаправленным (1), двунаправленным (2) и трехнаправленным (, при 23) армированием непрерывными нитями, нагружаемым вдоль одной из главных осей.

Данный метод испытания полезен для двух целей: первая - определение характеристик материалов, включая выбор материалов, и вторая - определение допустимого напряжения при конструировании элементов с отверстиями.

Примечание - Данный раздел международного стандарта изменен в соответствии с требованиями ГОСТ 1.5-2001 (пункт 3.7), а также в целях соблюдения норм русского языка, принятой терминологии и технического стиля изложения.

ДА.2 4 Сущность метода

Испытуемый образец с круглым отверстием указанного размера нагружают на растяжение. Испытание проводят с постоянной скоростью сдвига головки или постоянной скоростью деформации. Одновременно регистрируют усилие и продольную деформацию.

Примечание - Данный раздел международного стандарта изменен в целях соблюдения норм русского языка, принятой терминологии и технического стиля изложения.

ДА.3 5 Средства испытания

5.1 Испытательная машина

Машина должна быть оснащена силомером для измерения нагрузки, прилагаемой к испытуемому образцу, класса 1 по ИСО 7500-1.

5.2 Нагрузочный модуль и зажим

Нагрузочный модуль состоит из подвижной и неподвижной головок, нагрузочных тяг и зажимов. Можно использовать гидравлические или механические зажимы, показанные на рисунке 1. Дополнительно могут быть использованы адаптеры для соединения зажимов с нагрузочными тягами для предотвращения изгиба и/или скручивания.

Нагрузочный модуль должен поддерживать соосность оси образца с направлением приложения усилия без создания изгибающих или крутильных нагрузок на образец. Зажимы должны создавать достаточное давление для предотвращения скольжения образца в губках.

Зажимы используют для фиксации и нагружения испытуемых образцов. Конструкция зажимов должна исключать возможность выскальзывания образцов. Зажимы должны обеспечивать соосность оси образца с направлением приложения нагрузки.

Соосность образца и нагрузочного модуля проверяют в порядке, описанном в CEN/TS 15867.

5.3 Измерение деформации

Для непрерывного измерения продольной деформации в зависимости от приложенного усилия следует использовать тензорезисторы. Если соосность образца и нагрузочного модуля были проверены согласно CEN/TS 15867 перед началом испытания, измерение деформации образцов можно пропустить.

Для проверки соосности образца используют тензорезисторы. Они также могут использоваться для измерения продольной деформации в процессе испытания. В обоих случаях длина тензорезисторов должна быть такой, чтобы на их показания не оказывали влияние локальные неровности поверхности образца, например пересечения армирующих нитей. Необходимо также удостовериться в том, что показания тензодатчиков не зависят от способа подготовки поверхности и используемого клея. Как правило, длина тензодатчиков должна более чем в два раза превышать длину элементарной ячейки у 2 и композитов.

1 - образец; 2 - клинья; 3 - корпус; 4 - механизм захвата

Рисунок 1 - Пример клинового захвата

5.4 Система регистрации данных

Для записи кривых "усилие-деформация" может быть использован откалиброванный самописец.

5.5 Приборы для измерения линейных размеров

Приборы для измерения линейных размеров образцов должны иметь погрешность ±0,01 мм. Микрометры должны отвечать требованиям ИСО 3611.

Примечание - Данный раздел международного стандарта изменен в соответствии с требованиями ГОСТ 1.5-2001 (пункт 7.9.6), а также в целях соблюдения норм русского языка, принятой терминологии и технического стиля изложения.

ДА.4 6 Испытуемые образцы

Геометрия пластинчатого образца показана на рисунке 2, рекомендуемые размеры приведены в таблице 1. Существуют два вида образцов, отличающихся геометрией, для различных целей:

- для целей характеризации материалов, включая вопросы их выбора, ширина образца должна быть ;

- при определении напряжения, допустимого при разработке компонентов с отверстиями по прямой, как показано на рисунке 3, необходимо рассмотреть два случая в зависимости от минимального расстояния () между отверстиями. Если , ширина образца должна быть . Если , ширина образца должна быть .

В зависимости от отделки поверхности различают образцы двух типов:

- образцы, получаемые из необработанных изделий, механически обрезанные в чистовой размер только по длине и ширине. В этом случае две поверхности образца могут иметь неровности, в то время как края будут представлять собой механически обработанные поверхности;

- образцы, механически обработанные по длине, ширине и с обеих сторон (по толщине).

Допуск по толщине касается только полностью механически обработанных образцов.

- общая длина; - базовая длина; - длина в захватах; - толщина образца; - ширина образца; - диаметр отверстия

Рисунок 2 - Образец

Таблица 1 - Рекомендуемые размеры для образцов с отверстием

В миллиметрах

Рисунок 3 - Определение расстояния между отверстиями

Примечание - Данный раздел международного стандарта изменен в соответствии с требованиями ГОСТ 1.5-2001 (пункт 7.9.7), а также в целях соблюдения норм русского языка, принятой терминологии и технического стиля изложения.

ДА.5 7 Подготовка образцов

7.1 Обработка и подготовка

При нарезке образцов из необработанных листов материала необходимо следить за их надлежащей ориентацией относительно направлений внутреннего армирования и предполагаемой оси нагружения.

Устанавливают и документируют параметры механической обработки образцов, исключающие повреждение материала. Эти параметры необходимо использовать при дальнейшей подготовке образцов для испытаний.

Примечание - Данный раздел международного стандарта изменен в соответствии с требованиями ГОСТ 1.5-2001 (пункт 7.9.7), а также в целях соблюдения норм русского языка, принятой терминологии и технического стиля изложения.

ДА.6 8 Условия испытания

Температура и относительная влажность в помещении должны быть (23±2)°С и (50±10)% соответственно.

Примечание - Данный раздел международного стандарта изменен в соответствии с требованиями ГОСТ 1.5-2001 (пункт 7.9.7), а также в целях соблюдения норм русского языка, принятой терминологии и технического стиля изложения.

ДА.7 9 Методика испытаний

9.1 Скорость сдвига или скорость нагружения

Испытание проводят с постоянной скоростью сдвига или скоростью нагружения. Нагружение или скорость перемещения выбирают таким образом, чтобы разрушение образца происходило между 10 и 60 с. Режим испытания (скорость сдвига или скорость нагружения) указывают в протоколе испытания.

9.2 Измерения размеров испытуемых образцов

Площадь поперечного сечения определяют посередине испытуемого образца и в двух точках на расстоянии 15 мм от середины. Для обработки результатов используют арифметические формулы.

Размеры измеряют с точностью ±0,01 мм.

9.3 Тензорезисторы

Двунаправленные тензорезисторы размещают с двух сторон от средней линии образца на расстоянии 15 мм от центра круглого отверстия для контроля сгибающей нагрузки.

9.4 Крепление образца

Образец устанавливают в крепление или нагрузочное приспособление таким образом, чтобы его продольная ось совпадала с осью испытательной машины. Необходимо следить за тем, чтобы на образце не возникали сгибающие или скручивающие нагрузки.

К зажимаемым частям образца могут быть приклеены накладки из алюминия, меди, волокнитов, картона и других материалов. Данные накладки служат для обеспечения соосности и предотвращения поломки зажимов.

9.5 Измерения

Порядок проведения испытания:

- обнуляют показания измерительного преобразователя усилия;

- обнуляют показания тензорезисторов;

- начинают запись кривой "усилие-продольная деформация";

- начинают нагружение образца. В конце испытания нагружение прекращают;

- прекращают запись кривой "усилие-продольная деформация";

- регистрируют максимальное растягивающее усилие и место разрушения образца.

9.6 Действительность (валидность) испытания

Следующие факторы делают испытание недействительным:

- неуказание условий испытания;

- несоответствие условий испытания;

- несоответствие критерию изгиба в 9.4;

- скольжение образца в зажимах;

- поломка зажимов;

- разрушение образца в зоне без отверстия;

- сдвиговое разрушение образца.

Примечание - Данный раздел международного стандарта изменен в соответствии с требованиями ГОСТ 1.5-2001 (пункт 7.9.8), а также в целях соблюдения норм русского языка, принятой терминологии и технического стиля изложения.

ДА.8 10 Обработка результатов

10.1 Прочность при растяжении со сквозным отверстием

Прочность при растяжении образца со сквозным отверстием рассчитывают по формуле:

, (2)

где - прочность при растяжении образца со сквозным отверстием, МПа;

- максимальное растягивающее усилие, Н;

- начальная площадь поперечного сечения испытуемого образца, мм;

- средняя ширина образца, м (диаметр отверстия не вычитается из ширины образца);

- толщина образца, м.

10.2 Среднеарифметическое значение, стандартное отклонение и коэффициент вариации

Для каждой серии испытаний рассчитываются среднее значение, стандартное отклонение и коэффициент вариации

; (3)

, (4)

где - среднее значение, МПа;

- результат испытания, МПа;

- стандартное отклонение;

- количество образцов;

- коэффициент вариации, %.

Примечание - Данный раздел международного стандарта изменен в соответствии с требованиями ГОСТ 1.5-2001 (пункт 7.9.9), а также в целях соблюдения норм русского языка, принятой терминологии и технического стиля изложения.

ДА.9 11 Протокол испытания

Протокол испытания должен содержать минимум следующую информацию:

a) наименование и адрес испытательной лаборатории;

b) дату испытания, уникальный номер протокола на каждой странице, наименование и адрес заказчика, фамилия, имя, отчество составителя;

c) ссылку на настоящий международный стандарт, например, "испытание проводилось в соответствии с ИСО 14603:2012";

d) чертеж испытуемого образца или ссылочный документ;

e) описание испытуемого материала (тип материала, артикул изготовителя, номер партии, направление армирующих волокон, пр.);

f) параметры испытания (базовую длину, крепление и систему нагружения, тип тензометров, измерительный преобразователь нагрузки);

g) скорость сдвига (мм/мин) или скорость нагружения (Н/мин);

h) количество выполненных испытаний и полученных действительных результатов;

i) действительные результаты, среднее значение и стандартные отклонения прочности при растяжении образцов со сквозным отверстием;

j) места разломов на всех образцах, испытывавшихся до разрушения;

k) другую информацию.

Примечание - Данный раздел международного стандарта изменен в соответствии с требованиями ГОСТ 1.5-2001 (пункт 7.9.10), а также в целях соблюдения норм русского языка, принятой терминологии и технического стиля изложения.

Приложение ДБ
(справочное)

Оригинальный текст невключенных структурных элементов примененного международного стандарта

ДБ.1 9.4 Сгибающая нагрузка

В процессе испытания на растяжение образцы могут сгибаться. Для обеспечения действительности испытания необходимо следить за тем, чтобы в процессе испытания образец не подвергался сгибающим нагрузкам. Данная проверка должна проводиться при каждом испытании. Если соосность образца и нагрузочного модуля были проверены согласно CEN/TS 15867 перед началом испытания, данную операцию можно пропустить.

Изгиб считается допустимым, если разница между показаниями тензодатчиков спереди и сзади образца, возникающая в диапазоне испытательных значений напряжения/деформации, остается в пределах:

, (4)

где - деформация при растяжении, измеренная на передней стороне;

- деформация при растяжении, измеренная на задней стороне в том же самом сечении;

Система, дающая при проведении данного испытания избыточный изгиб, подлежит наладке или модификации.

Приложение ДВ
(справочное)

Сведения о соответствии ссылочных национальных и межгосударственных стандартов международным стандартам, использованным в качестве ссылочных в примененном международном стандарте

Таблица ДВ.1

Приложение ДГ
(справочное)

Сопоставление структуры настоящего стандарта со структурой примененного в нем международного стандарта

Таблица ДГ.1

Электронный текст документа

и сверен по:

, 2017