纤维金属层板短梁法测定层间剪切强度

纤维金属层板短梁法测定层间剪切强度

国家标准 GB/T35100一2018 纤维金属层板短梁法测定层间剪切强度 Fibermetallaminates一Determinationofinterlaminarshearstrength byshort-beammethod 2018-05-14发布 2019-04-01实施 国家市场监督管理总局 发布 币国国家标准化管理委员会国家标准
GB/35100一2018 前 言 本标准按照GB/T1.1一2009给出的规则起草 本标准由全国工程材料标准化工作组(SAC/SwG3)提出并归口 本标准起草单位;南京航空航天大学、江苏省产品质量监督检验研究院、南京工程学院、南京玻璃纤 维研究设计院有限公司 本标准主要起草人:陶杰、李华冠、朱宇宏、王燕、刘成、路通、靳凯、王琼、郭训忠、徐翌伟、潘蕾、 王章忠、赵谦、国宁
GB/35100一2018 纤维金属层板短梁法测定层间剪切强度 范围 本标准规定了采用短梁法测定纤维金属层板层间剪切强度的术语和定义,试验原理、试验设备、试 样、状态调节、试验过程、计算及结果表示,试验报告 附录A给出了双梁法以供参考 本标准适用于能发生层间剪切失效的热固性或热塑性连续纤维增强金属层板 本标准不适用于确定设计参数,但可用于筛选材料或作为质量控制的试验 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 凡是注日期的引用文件,仅注日期的版本适用于本文 件 凡是不注日期的引用文件,其最新版本(包括所有的修改单)适用于本文件 GB/T1446纤维增强塑料性能试验方法总则 GB/T2918塑料试样状态调节和试验的标准环境 GB/T17200橡胶塑料拉力、压力和弯曲试验机(恒速驱动技术规范 sG2602数据的统计处理和解释均值的估计和置信区间(Statistiealinterpretationoftestre- sultsEstimationofthemeanConfidenceintervalD 术语和定义 下列术语和定义适用于本文件 3. 短梁法short-beamsheartestmethod:sBs 以矩形截面的杆作为简支梁,将杆放置在两个支座上,在试样中心施加弯曲载荷,使其发生层间剪 切破坏 3.2 双梁法doubleshort-beamsheartestmethod;DBS 以矩形截面的杆作为简支梁,将杆放置在三个支座上,分别在两组支座中心施加载荷,使其发生层 间剪切破坏 3.3 纤维金属层板ribermetallaminates;FIs 由金属薄板(铝合金、钛合金等)和纤维(玻璃纤维、碳纤维、芳纶纤维等连续纤维)复合材料交替铺 设后,在一定温度和压力下固化而成的一种层间混杂复合材料 3.4 层间剪切应力interlaminarshearstress 作用于试样层间的剪切应力
GB/T35100一2018 3.5 层间剪切强度interlaminarshearstrength TM 当试样失效或载荷达到最大数值时的层间剪切应力 3.6 试样坐标轴specimencordinateases 与金属薄板轧制方向平行的方向定义为0"方向,与其垂直的方向定义为90"方向 试验原理 以矩形截面的杆作为简支梁,将杆放置在两个支座上,试样中心至两支座的距离相等,在试样中心 施加弯曲载荷,选择合适的跨厚比,使其发生层间剪切破坏 5 试验设备 5.1试验机 试验机应满足GB/T17200的要求,其测力系统准确度应为1级或优于1级 5.2测量仪器 采用精度为0.01 mm 或更优的测量仪器,用于测量试样的宽度b及厚度h 5.3加载压头及支座 加载压头的圆角半径r为3mm,支座的圆角半径r 为2mm(见图1),表面硬度均不低于 65HRC,表面粗糙度均不超过75Mm,其他要求应符合GB/T1446的规定 加载压头和支座的宽度应大于试样的宽度,加载压头应将压力作用于两支座中心,跨距应可调,以 适应不同结构的纤维金属层板 加载压头 试样 支座 说明 跨距; 试样长度; 试样厚度; 加载压头的圆角半径 支座的圆角半径 r" 图1短梁法加载装置
GB/35100一2018 试样 6.1形状与尺寸 标准3/2结构纤维金属层板试样见图2,长度/=20mm,宽度b=10" mm 注标准3/2结构纤维金属层板即3层金属层,2层纤维复合材料层,金属层与纤维复合材料层交替排列 说明 试样的形状与尺寸取决于要被试验的纤维金属层板的厚度 其他结构纤维金属层板试样尺寸建议满足如下关系 a)试样的长度与厚度之比取10:1: 试样的宽度与厚度之比取4:1 b 图2试样 6.2试样的制备及检查 试样由制备好的纤维金属层板经机械加工制得,试样应平整无扭曲,无分层,表面清洁,边缘光滑 在每个试样的中心及两边,取3个点测量试样的宽度,精确至0.02mm;按照同样的方法测量试样的厚 度,精确至0.02mm 长度方向厚度均匀,厚度偏差为平均厚度的士5% 每个试样的宽度偏差应在 士0.2nmm之内 6.3试样数量 每组有效试样数量不小于5个,有效试样的判断原则为发生有效剪切失效 状态调节 如被测材料的状态调节在材料规范中有规定,则按规定对试样进行状态调节 如没有规定,应按照 GB/T2918对试样进行状态调节 试验过程 8.1试验环境 除测试的特殊需要(在环境控制箱中一定的环境条件下进行试验),试验应在与状态调节相同的环 境中进行 8.2跨距 标准3/2结构纤维金属层板,跨距取8h,其中h是试样的厚度 其他结构纤维金属层板,跨距可取为6h8h(mm),以试样发生有效层间剪切失效为选取跨距原则
GB/T35100一2018 注:根据材料的不同包括结构、铺层和基体材料的不同),或在建议的跨距条件下不能发生有效层间剪切失效时. 可调整跨距以获得有效层间剪切失效,但跨距不宜大于10h 8.3压头位移速度 移动压头的位移速度为1mm/min,试验过程中应保持恒定 8.4试验 将试样对称地放置在相互平行的支座上 通过位于跨距中点处的加载压头在试样宽度上均匀地施 加载荷 8.5数据采集 记录整个试验过程的载荷值,以发生有效层间剪切破坏为数据采集原则,或根据双方协议决定数据 采集停止点 8.6失效模式 纤维金属层板在短梁法法测试下,将会发生如下一种或多种失效模式,如图3所示 其中,仅当失 效模式为图3a)中的剪切失效时,试验结果方可作为有效结果 剪切失效 b 压缩变形 混合失效 塑性变形 图3纤维金属层板的失效模式
GB/35100一2018 弯曲破坏 图3续 9 计算及结果表示 9.1层间剪切强度按式(1)计算: F TM 喜" 又万 式中 -层间剪切强度单位为兆帕(MPa); TM F -最大载荷或破坏载荷,单位为牛顿(N); -试样宽度,单位为毫米(n mm; -试样厚度,单位为毫米(mm). g.2标准差按式(2)计算,保留两位有效数字 习X;-X9 式中 标准差; 试样层间剪切强度的算术平均值 试样的层间剪切强度; X 试样数 9.3层间剪切强度的计算应符合下列规定 每组试件的层间剪切强度算术平均值作为试件的层间剪切强度 所有测值均不超差时,可按 a 1S02602计算标准差 层间剪切强度的测试结果保留三位有效数字 b 10试验报告 试验报告应至少包括以下信息,除非双方另有协议 试样的材料类别信息,包括试样铺层和具体结构 a b 试验条件信息; 所采用的标准号; d 使用仪器的型号及编号; 加载压头及支座的圆角半径; e fD 试样制备的所有信息; 跨距; 8
GB/T35100一2018 h)对于发生层间剪切失效的试样,给出具体失效模式,每个试样的层间剪切强度值及算术平均 值,也可给出标准差;对于未发生层间剪切失效的试样,给出失效模式,每个试样的计算值及算 术平均值,也可给出标准差; i 报告日期及报告编号; 检测人员与审核人员签字 j
GB/35100一2018 附 录 A 资料性附录 双梁法 A.1试验设备 A.1.1试验机 试验机应满足GB/T17200的要求,其测力系统准确度应不低于1级 A.1.2测量仪器 采用精度为0.01mm或更优的测量仪器,用于测量试样的宽度b及厚度h A.1.3加载压头及支座 加载压头及支座的圆角半径厂为3mm(见图A.1 加载压头和支座的宽度应大于试样的宽度,两个加载压头应分别将压力作用于两组两支座中心,跨 距应可调,以适应不同结构的纤维金属层板 加载压头 试样 支幽 说明: 跨距; 试样长度; -试样厚度; 加载压头的圆角半径,支座圆角半径 图A.1双梁法加载装置 A.2试样 A.2.1形状与尺寸 标准3/2结构纤维金属层板,长度/=40mm,宽度b=10mm(见图A.2).
GB/T35100一2018 说明 试样的形状与尺寸取决于要被试验的纤维金属层板的厚度 其他结构纤维金属层板试样尺寸建议满足如下关系 试样的长度与厚度之比取20:l; b 试样的宽度与厚度之比取41. 图A.2试样 A.2.2试样的制备 试样由制备好的纤维金属层板经机械加工制得,机械加工应符合Iso2818;1994的规定 A.2.3试样检查 试样应平整无扭曲,无分层,表面清洁,边缘光滑 在每个试样的中心及两边,取3个点测量试样的 宽度,精确至0.02mm;按照同样的方法测量试样的厚度,精确至0.02mm 长度方向厚度均匀,厚度偏 差为平均厚度的士5% 每个试样的宽度偏差应在士0.2mm之内 A.2.4试样数量 每组有效试样数量不小于5个,有效试样的判断原则为发生有效剪切失效 A.2.5试样保存 试样保存时应相互隔离,避免碰撞 取放试样时应轻拿轻放,避免损伤试样 A.3状态调节 如被测材料的状态调节在材料规范中有明确规定,则按规定对试样进行状态调节 如没有规定,应 按照GB/T2918对试样进行状态调节 A.4试验过程 A.4.1试验环境 除测试的特殊需要(在环境控制箱中一定的环境条件下进行试验),试验应在与状态调节相同的环 境中进行 A.4.2跨距 标准3/2结构纤维金属层板,跨距取8h,其中h是试样的厚度 其他结构纤维金属层板,跨距可取为6h8hmm),以试样发生有效层间剪切失效为选取跨距 原则 注根据材料的不同(包括结构,铺层和基体材料的不同),或在建议的跨距条件下不能发生有效层间剪切失效时 可调整跨距以获得有效层间剪切失效,但跨距不宜大于1oh
GB/35100一2018 A.4.3压头位移速度 移动压头的位移速度为1 ,试验过程中应保持恒定 mm/min， A.4.4试验 将试样对称地放置在相互平行的支座上 通过位于跨距中点处的加载压头在试样宽度上均匀地施 加载荷 A.4.5数据采集 记录整个试验过程的载荷值,以发生有效层间剪切破坏为数据采集原则,或根据双方协议决定数据 采集停止点 A.4.6失效模式 纤维金属层板在双梁法测试下,将会发生如下失效模式,如图A.3所示 图A..3失效模式 A.5计算及结果表示 A.5.1按式(A.1)计算双梁法层间剪切强度 33 (A.1 -器凶N 式中 -层间剪切强度,单位为兆帕(MPa); TM -最大载荷或破坏载荷,单位为牛顿(N); -试样宽度,单位为毫米(mm); 试样厚度,单位为毫米(mm) A.5.2层间剪切强度的计算应符合下列规定 每组试件的层间剪切强度算术平均值作为试件的层间剪切强度 所有测值均不超差时,可按 sO2602计算标准差 b 层间剪切强度的测试结果保留三位有效数字

纤维金属层板短梁法测定层间剪切强度GB/T35100-2018

纤维金属层板是由多个金属薄片和纤维增强复合材料层交替层叠而成的一种高强度、高刚度的结构材料，具有良好的机械性能和耐久性。其中，层间剪切强度是评价其力学性能的重要指标之一。

目前，国内外常用的纤维金属层板层间剪切强度测试方法有多种，如拉伸法、压缩法、扭转法等。但这些方法存在着一定的局限性，如难以测量薄板材料、试件制备难度大等问题。

与此相对应地，短梁法作为一种常用的测定纤维金属层板层间剪切强度的方法，具有操作简单、试验过程稳定、精度高等优点，并且适用于较薄的金属薄板和复合材料。因此，国家标准GB/T35100-2018也将其列为了一种可供选择的测试方法。

短梁法是利用试样在力的作用下产生曲率变形时，在中心延展区域内的切应力来反推出层间剪切模量，进而通过计算得到层间剪切强度。在进行短梁法试验时，需要根据国家标准GB/T35100-2018规定的试验条件来进行，包括试样尺寸、支承方式、加载速度等方面的要求。

总之，短梁法测定纤维金属层板层间剪切强度是一种可靠、有效的方法，能够有效评估纤维金属层板的力学性能，促进其在工业领域的应用。

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