GB/T30970-2014
聚合物基复合材料剪切性能V型缺口梁试验方法
TestmethodfortheshearpropertiesofpolymermatrixcompositematerialsbyV-notchedbeammethod
- 中国标准分类号（CCS）Q23
- 国际标准分类号（ICS）83.120
- 实施日期2015-01-01
- 文件格式PDF
- 文本页数9页
- 文件大小360.26KB
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聚合物基复合材料剪切性能V型缺口梁试验方法
国家标准 GB/T30970一2014 聚合物基复合材料剪切性能 型缺口梁试验方法 compusitematerials Iestmethodfortheshearpropertiesofpolymermatrix byV-notehedbeammethod 2014-07-24发布 2015-01-01实施 国家质量监督检监检疫总局 发布 国家标准花管理委员会国家标准
GB/T30970一2014 前 言 本标准按照GB/T1.1一2009给出的规则起草
本标准由建筑材料联合会、航空工业集团公司提出
本标准由全国纤维增强塑料标准化技术委员会、全国航空器标准化技术委员会(SAC/TC435) 归口
本标准起草单位航空工业集团公司北京航空材料研究院、飞机强度研究所
本标准主要起草人.张子龙、彭勃、李雪芹,沈真、,陈新文、杨胜春,王海鹏
GB/T30970一2014 聚合物基复合材料剪切性能 V型缺口梁试验方法 范围 本标准规定了纤维增强复合材料剪切性能V型缺口梁试验方法的试样,试验设备,试验条件,试验 步骤,试验结果计算及试验报告等
本标准适用于测定聚合物基复合材料的剪切模量,剪切强度及剪切应力-应变曲线
规范性引用文件 下列文件对于本文件的应用是必不可少的
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GB/T1446纤维增强塑料性能试验方法总则 GB/T3961纤维增强塑料术语 术语和定义 GB:/T3961界定的以及下列术语和定义适用于本文件
3.1 材料坐标系materialcoor mtdinesysem" 用来描述材料主轴坐标系的笛卡尔坐标系,用1,2和3轴来表示材料的主轴,见图1,其中1-2为面 内.1-3和2-3为层间
3抽 2轴 1轴 图1材料坐标系
GB/T30970一2014 方法原理 采用专用夹具对具有双V型缺口试样施加载荷,在试样缺口中心区形成剪切应力场,以测定材料 的剪切性能
试样 5.1概述 试样铺层要求如下: 单向纤维增强的[O]、[90],[o/90]层合板; a b织物增强的层合板,其经纱方向与材料坐标系主轴方向一致
5.2试样形状和尺寸 试样的几何形状、尺寸、公差要求见图2,试样厚度尺寸应能确保装人卡具的凹槽中,推荐为 mm4mm
0A工工区 0.1A 90° I0.084 品 l0.08B 0.08 R1.3 I0.08 7h O.1A 图2试样的几何形状和尺寸形位公差 5.3试样制备 5.3.1试样制备按GB/T1446有关规定
5.3.2试样应沿材料坐标系的主轴方向切取,见图3
对于1-2平面剪切试验,推荐采用[o/90]试样
GB/30970一2014 序号 试样铺层方式 坐标系 测试目标 图3取样方向示意图 5.4加强片 加强片推荐采用[o0/90]
连续玻璃纤维或其机织物增强的复合材料层合板,也可采用铝合金板
加强片的厚度一般为l.0mm一2.0 nmm
粘贴加强片时,试样表面处理应保证不损坏试样纤维
粘贴 加强片所用胶粘剂应保证试验过程中加强片不脱落,胶粘剂固化温度应对试验材料的性能不产生影响
加强片粘贴完毕后,应对试样边缘进行修整,确保试样附合本标准的公差要求
若能够确认无加强片可 得到合理的试验结果,也可以不贴加强片
5.5应变计粘贴 在试样缺口根部的中心区域粘贴应变计,见图4
若考虑试样扭转,则应在试样两面对称粘贴应变 计
应变计可以单片,也可以士45"组合式粘贴
应变计应变测量范围应满足5%剪应变测量要求
推 荐每个单片丝栅长度为1mm
图4应变计粘贴位置示意图
GB/T30970一2014 5.6试样数量 每组有效试样应不少于5个
试验设备与装置 6.1试验机 6.1.1试验机按GB/T1446的有关规定 6.1.2试验机应配备适合连接本标准中规定的试验装置的平台或者其他等效联接装置，上下联接部分 的其中之一应具有可调节的球形支座
6.2试验夹具 剪切试验夹具示意图见图5
说明 加载连杆; 下夹块; 试样; 下夹块支座; 底座; 可调节锁紧块 对中销; 上夹块 8 导向柱
围5剪切试验夹具示直图 试验条件 7.1试验环境条件 标准试验环境条件按GB/T1446规定,若采用非标准试验环境条件,应记录并在试验报告中注明
GB/T30970一2014 7.2试验状态调节 按GB/T1446规定进行试验状态调节 7.3试验加载速度 试验加载速度为1mm/min2mm/min 试验步骤 8.1按GB/T1446规定检查试样外观检查 8.2按GB/T1446规定进行试样状态调节 8.3将合格的试样编号,测量试样两V型缺口根部间的距离和试样厚度,测量精度按GB/T1446 规定
8.4若测量勇应变,则应在试验状态调节之前粘贴应变片
8.5调节载荷显示值零点,必要时,应考虑夹具重量的补偿
8.6试样装夹具时,将试样贴靠于夹具背面,调整试样左右位置,使试样的中截面与加载线重合,旋紧 锁紧螺母,固定试样,松紧程度以试样不产生移动,又不会对试样产生夹紧效应为宜
对试样预加载荷,然后卸至初载(约为破坏载荷的5%~0%),调整仪器设备零点,预加载时,应保 8. 证试样不发生任何形式的损坏,一般不超过破坏载荷的30%
8.8以规定的速率对试样加载
记录载荷-应变数据
若出现载荷下降的情况,则记录该点的载荷和 对应的剪切应变值,并记录相应的损伤模式,若试样出现最终破坏,则记录破坏前的最大载荷以及破坏 瞬间或尽可能接近破坏瞬间的载荷与应变
若剪应变达到5%仍未发生破坏,则忽略5%以后的数据， 记录5%剪切应变时的载荷,作为剪切破坏载荷
8.9按图6所示典型的失效模式判断试样失效模式是否为有效失效模式,若发生无效的失效模式,应 予作废,同批有效试样数量不足5个时,应另取试样补充或重做试验
8.10建议每一批或者每几批试样至少有一个试样背对背两面粘贴应变计,以评估扭转因素的影响
扭转影响率按式(3)计算
若扭转影响率值大于3%,则认为试验存在扭转因素,应调整以消除这种扭 转因素的影响.若无法消除,则应该采用正反两面粘贴应变计,以正反两面结果的平均值作为剪切模量 的测量值
0/90试件 Ga/a 单向试件， GgG,成Ga 单向试件Gn，G或G 图6典型的失效模式示意图
GB/T30970一2014 计算 9.1勇切强度按式(1)计算
P 式中 S 剪切强度,单位为兆帕MPa); P" 剪切破坏载荷或者剪应变等于5%时对应的载荷值,单位为牛顿(N); -两缺口根部间的距离,单位为毫米(mm) 试样的厚度,单位为毫米(mm)
剪切模量G按式(2)计算
9.2 AP 2 ×10 Gxy +公-下 bh(e +45 式中: -剪切模量,单位为吉帕(GPa) G 载荷应力-应变曲线初始线性范围内的载荷增量,单位为牛顿(N); P 与载荷增量向对应的十45"方向的应变增量,单位为毫米每毫米(mm/mm); Ae+4s 与载荷增量向对应的一45"方向的应变增量,单位为毫米每毫米(mm/mm)
Ae-s 弦线剪切模量Gt"按式(2)计算
计算弦线勇切模量时，在1500×10-”mm/mm 9.3 2500×10-"mm/mmm范围内选取一个较低的应变作为计算起始点,剪应变增量取为4000×10-" mm/ mm士200×10-《mm/mm,在该区间内用式(2)计算弦线剪切模量
采用弦线剪切模量计算时,应给出计 算中使用的应变范围 9.4从剪应力-剪应变曲线中确定条件剪切强度的方法如图7所示,过剪应变轴上偏离原点指定的应 变值的点,作平行于剪切应力/应变曲线线性段的直线(剪切模量线),该线与应力-应变曲线交点处对应 的剪应力值,定义为相应条件应变下的条件剪切强度
若没有特别指定,推荐采用0.2%条件应变
最大值
40 0.2%剪切强度 20 Ar弦线模量区 0.01 0.02 0.03 0.04 0.05 剪应变/(mmm) 图7模量和0.2%剪切强度的确定示意图 9.5扭转影响率按式(3)计算
GB/T30970一2014 -G G ×100% 3 C= G，十G 式中: -扭转影响率,%; CN G -由正面应变测量值计算得出的剪切模量,单位为吉帕(GPa); G -由反面应变测量值计算得出的剪切模量,单位为吉帕(GPa)
9.6按GB/T1446中的有关规定,计算每一组试验测量性能的平均值、标准差和离散系数
10 试验结果 试验结果按GB/T1446规定
11 试验报告 试验报告按GB/T1446规定,试验报告一般应包括以下内容: a 试验项目名称和执行标准号; 试验人员,试验时间和地点 b 试样来源及制备情况,材料品种及规格 试样铺层方式、编号、形状和尺寸、外观质量及数量; 试验温度、相对湿度、试样状态调节参数和结果; 试验设备及仪器的型号、规格及计量情况; 与本标准的不同之处,试验时出现的异常情况; g 试验结果,包括 h 1每个试样的最大载荷值或破坏载荷值; 每个试样的剪切强度及样本的算术平均值、标准差和离散系数 2 每个试样的极限剪应变及样本的算术平均值、标准差和离散系数,若到5%应变后对数据 3 进行了删除,应注明 弦线模量计算的应变范围,若使用了其他弹性模量的定义,则需记录所使用的方法以及 模量计算所用的应变范围; 试样的剪切弹性模量及样本的算术平均值、标准差和离散系数 5 条件剪切强度和对应的条件应变值以及样本的算术平均值、标准差和离散系数 6 试样扭转百分比的评估结果; 7 8)每个试样的失效模式和位置
聚合物基复合材料剪切性能V型缺口梁试验方法GB/T30970-2014
聚合物基复合材料在航空、航天、汽车等领域有着广泛应用。为了确保这种材料在工程结构中的应用安全可靠，需要进行各种试验来评估其性能，其中包括剪切性能测试。V型缺口梁试验是一种常用的剪切性能测试方法，可以用来评估该类材料的疲劳强度和韧性等性能。
GB/T30970-2014是中国国家标准化管理委员会发布的关于聚合物基复合材料剪切性能V型缺口梁试验方法的规范。根据该规范，V型缺口梁试验需要进行一系列的准备工作，包括试样的制备、试验条件的准备等。在试验过程中，需要测量试样的变形和荷载数据，并绘制荷载-位移曲线以及应力-应变曲线等。
根据GB/T30970-2014，V型缺口梁试验结果应该包括极限荷载、疲劳寿命、断裂韧性等信息。这些结果可以用于评估聚合物基复合材料在工程结构中的剪切性能和耐久性能。
总之，聚合物基复合材料剪切性能是评估该类型材料应用于工程结构中的重要指标。V型缺口梁试验是进行这种性能测试的一种常用方法，GB/T30970-2014为这一试验提供了详细规范，可以帮助人们更好地理解和评估聚合物基复合材料的剪切性能。
