HB 7718.1-2002 碳纤维复合材料层合板湿热环境下层间断裂韧性试验方法 第1部分：Ⅰ型层间断裂韧性试验方法.pdf

1、H日中华人民共和国航空行业标准FL 0183HB 7718. 1一2002碳纤维复合材料层合板湿热环境下层间断裂韧性试验方法第1部分:I型层间断裂韧性试验方法Test method of interlaminar fracture toughness of carbon fiber compositelaminates in hot-wet environmentsPart 1:Test method of mode I interlaminar fracture toughness2002一11一20发布2003一02一01实施国防科学技术工业委员会发布HB 7718. I一2002月q舌航

2、空行业标准碳纤维复合材料层合板湿热环境下层间断裂韧性试验方法分为两个部分:第1部分:I型层间断裂韧性试验方法;第2部分:II型层间断裂韧性试验方法。本部分为碳纤维复合材料层合板湿热环境下层间断裂韧性试验方法的第1部分，它与第2部分是相对独立的两个标准。本部分由中国航空工业第一集团公司提出。本部分由中国航空综合技术研究所归口。本部分起草单位:北京航空材料研究院和西北工业大学。本部分主要起草人:矫桂琼、于志成、播文革、管国阳、尹凯、纪艳玲。H日7718. 1一2002碳纤维复合材料层合板湿热环境下层间断裂韧性试验方法第1部分:工型层间断裂韧性试验方法1范围本标准的本部分规定了碳纤维复合材料层合板湿

3、热环境下工型层间断裂韧性试验的试样、试验条件、试验步骤、试验结果和试验报告。本标准的本部分适用于测定碳纤维复合材料层合板湿热环境下工型层间断裂韧性。2规范性引用文件下列文件中的条款通过本标准的本部分的引用而成为本部分的条款。凡是注日期的引用文件，其随后所有的修改单(不包括勘误的内容)或修订版本均不适用于本部分。然而，鼓励根据本部分达成协议的各方研究是否可使用这些文件的最新版本。凡是不注日期的引用文件，其最新版本适用于本部分。GB/T 1446纤维增强塑料性能试验方法总则GB/T 3365碳纤维增强塑料孔隙含量检验方法(显微镜法)HB 7401树脂基复合材料层合板湿热环境吸湿试验方法术语和定义下

4、列术语和定义适用于本标准的本部分。3.1碳纤维复合材料层合板湿热环境下I型层间断裂韧性mode I interlaminar fracture toughness ofcarbon fiber composite laminates in hot-wet environmentsG淤在湿热环境下用碳纤维复合材料。单向板测得的张开型层间裂纹沿纤维方向起始扩展的临界能量释放率。试验设备4.1试验机试验机应符合GB/T 1446的规定。4.2位移计位移计的测量精度相对误差应不大于1%a4.3烘箱烘箱的温度控制精度为士3C ,温度场不均匀度为士3C a4.4湿热环境箱湿热环境箱的温度控制精度为士3r-

5、,温度场不均匀度为士3C。相对湿度控制精度为士5%，相对湿度不均匀度为士5%04.5分析天平分析天平的精度应不低于0. 5mgo1HB 7718.1一20025试样5.1试样的形状与尺寸试样的形状与尺寸见图1，铺层为24。0纤维方向E一一-一)一人T裂纹图1试样的形状与尺寸5.2试样人工裂纹的制备铺设预浸带时，在试样一端的第12层和第13层之间全宽度铺人聚四氟乙烯塑料薄膜或与之等效的薄膜，薄膜必须平整，厚度不得大于0. 05mm，热压后得到人工裂纹，裂纹长约50mma5.3试样制备试样制备按(iB/T 1446进行，并按GB/T 3365或其他相应标准的规定测量试样的孔隙率。5.4试样数量每组

6、有效试样不得少于3个。6试样状态调节和试验环境条件6.1试样吸湿状态调节试样吸湿状态是试样浸泡在70G蒸馏水中达到平衡吸湿量时的状态。对于使用温度高于120的材料，水温可提高到800。采用跟随件测定试样吸湿量，以跟随件的平均平衡吸湿量作为试样的平均平衡吸湿量。跟随件的材料、铺层和儿何尺寸与试样相同，但不含人工裂纹。跟随件数量一般不少于3个6.2试验环境条件温度为700:，相对湿度为(85士5)%，或按技术要求。7.17.27.37.4试验步骤按G川T 1446的规定检查试样的外观并测量试样的宽度和厚度。按E3 7401的规定对试样和跟随件进行工程干态处理。按HB 7401吸湿程序和本部分6.1

7、的要求对试样和跟随件进行水浸泡吸湿处理。用亲水类耐温胶将铰链正确地胶接在试样有人工裂纹一端的上下表面(见图2)aHB 7718. 1一2002注:铰链轴线须与中面平行且垂直于o0纤维方向;上下铰链的轴心连线与试样中面垂直;装夹后轴销能够自由转动。图2铰链与试样连接示意图7.5将湿热环境箱调节到试验环境条件，并保持30mino7.6将试样装夹到置于湿热环境箱内的试验机上下夹头上，并保证载荷对中。7.7当湿热环境箱恢复到试验环境条件并保持10min后，用位移控制方式加载，加载速率为2mm/min-5mm/mino7.8以上下铰链轴轴心连线与裂纹面交点为裂纹长度测量原点，施加载荷，使裂纹扩展达到15

8、mm左右时卸载，以此裂纹长度为初始裂纹长度ap。此后继续加载，裂纹扩展10nun左右卸载，重复加载、卸载，直至裂纹总长度a超过l00mm时卸载并停止试验，取下试样。7.9每次加载前测量并记录裂纹长度a，记录加载后载荷一加载点张开位移曲线(图3)上对应的层间裂纹起始扩展的临界载荷P，和加载点张开位移8,。裂纹长度大于45mm、小于l00mm的a及所对应的P;,6为有效数据。PI九九九九61 S, S, S, S, S图3载荷一加载点张开位移曲线7.10当试样的最终残余张开位移8R大于3mm时，应对S按式(1)进行修正:8.66=“】一“ a“”“”“”“”“”111式中:- P;对应的加载点弹性

9、张开位移，mm;尸，对应的加载点张开位移，二;第i次加载的裂纹长度，mm;戈民HB 7718. 1一20028R -试样最终残余的张开位移，mm;a最终裂纹长度，mm.8.1试验结果湿热环境下工型层间断裂韧性G锣按式(2)计算:一GwlcGis一黯x 10式中:G黔湿热环境下I型层间断裂韧性，J/m z;m柔度曲线拟合系数;尸层间裂纹起始扩展的临界载荷，N;6,对应于P的加载点弹性张开位移，mm;a裂纹长度，二;W试样宽度，mm.载荷一张开位移曲线无非线性段时，层间裂纹起始扩展的临界载荷P取此加载时的最大载荷;当载荷一张开位移曲线有非线性段时，层间裂纹起始扩展的临界载荷尸取此加载线直线段斜率下

10、降5%对应的载荷。单个试样柔度曲线拟合系数m值按式(3)计算:客Iga,lgC, - k客Iga)(习lgc)一Z, (Iga)2-1一青菩lga,) z,式中:a;第z次加载前的裂纹长度，二;c;柔度，c;=8;/P; ,mm/N;k单个试样的测量点数。单个试样的算术平均值X;、标准差S和离散系数c，分别按式(4),(5),(6)计算:X一李4/ , (G;C)，一(4)a二1一S C=二X;n个试样的算术平均值X、标准差S和离散系数C、分别按式(7),(8),(9)计算:(6)，卜，J月咔0口no八0一一1 RHB 7718.1一2002式中:k;第J个试样的测量点数。试验报告试验报告按(B/T 1446的规定，并给出试样的孔隙率。