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、中华人民共和国航空行业标准FL 0183 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:1型层间断裂韧性试验方法Te咀tmethod of interlaminar fracture toughness of carbon fiber composite laminates in hot-wet environments Part 1: Test method of mode 1 interlaminar fracture toughness 2002-11一20发布2003一02一01实施国防科学技术工业委员会发布HB 7718.1-2002 前

2、言航空行业标准-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:一第1部分:I型层间断裂韧性试验方法;一-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、潘文革、管国阳、尹凯、纪艳玲。1 范围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:1型层间断裂韧性试验方法HB 7718. 1 - 2002 本标准的本部分规定了

3、碳纤维复合材料层合板湿热环境下I型层间断裂韧性试验的试祥、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I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。凡是注目期的引用文件，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

4、热环境吸湿试验方法3 术语和定义下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热环境下I型层l回断裂韧性m叫e1 interlaminar fracture touglmess of carbon fiber c刷npositelaminates in hot - wet environments G IC 在湿热环境下用碳纤维复合材料。单向板测得的张开型层问裂纹沿纤维方向起始扩展的临界能量释放率。4 试验设备4. 1 试验机试验机应符合GE到T1446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%。4.3 烘箱烘箱的温度控制精度为土3C，温度场不均匀度为土3C。

5、4.4 湿热环境箱湿热环境箱的温度控制精度为土3C，温度场不均匀度为:1:3C。相对湿度控制精度为士5%，相对湿度不均匀度为:1:5%。4.5 分析天平分析天平的精度应不低于0.5mg。HB 7718.1-2002 5 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OJ24。纤维J向180 图1试样的形状与尺寸5.2 试样人工裂纹的制备叭N 二才铺设预浸带时，在试样一端的第12层和第13层之间全宽度铺入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50mmo5.3 试样制备试样制备按G/T1446进行，并按G/T3365或其

6、他相应标准的规定测量试样的孔隙率。5.4 试样数量每组有效试样不得少于3个GE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70C蒸馆水中达到平衡吸湿量时的状态。对于使用温度高于120C的材料，水温可提高到80C。采用跟随件测定试祥吸湿量，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、铺层和几何尺寸与试样相同，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70C，相对湿度为(85:t5) %，或按技术要求。7 试验步骤7.1 按G/T1446的规定检查试样的外观并测量试样的宽度和厚度。7.2 按血l7401的规定对试样和跟随件

7、进行工程干态处理。7.3 按HB7401吸湿程序和本部分6.1的要求对试样和跟随件进行水浸泡吸湿处理。7.4 用亲水类耐温胶将绞链正确地胶接在试样有人工裂纹一端的上下表面(见图2)。2 HB 7718.1一2002注，饺链轴线须与中面平行且垂直于O纤维方向，上下饺链的轴心连线与试挥中面垂直，装夹后袖销能够自由转动。图2饺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/min5m叫mlno7.8 以上下

8、饺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15mm左右时卸载，以此裂纹长度为初始裂纹长度。此后继续加载，裂纹扩展10mm左右卸载，重复加裁、卸载，直至裂纹总长度超过100mm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吨，记录加载后载荷加裁点张开位移曲线(图3)上对应的层问裂纹起始扩展的l陷界载荷Pi和加载点张开位移占1。裂纹长度大于45mm、小于100mm的1及所对应的Pi、iJi为有效数据。p 8 户1p, 345 pp 国3载荷一加载点张开位移曲线7. 10 当试祥的最终残余张开位移人大于3mm时，应对iJi按式(1)进行修正:iJci 2

9、(I) 式中:iJci一-Pi对应的加载点弹性张开位移，mtn;iJi一-Pi对应的加我点张开位移，mm;:一第2次加载的裂纹长度，mm;HB 7718.1一20028R-一试样最终残余的张开位移，mmjn一一最终裂纹长度，mm。8 试验结果8.1 湿热环境下I型层间断裂韧性G按式(2)计算:阳v7P8G陀=H，.:xI03. (2) 2w 式中-G _-湿热环境下I型层间断裂韧性，J/m;m一一柔度曲线拟合系数;P一层间裂纹起始扩展的临界载荷，N;8，一一对应予P的加载点弹性张开位移，mm;-一裂纹长度，mm;W一一试样宽度，mmo载荷-张开位移曲线元非线性段时，层间裂纹起始扩展的临界载荷P

10、取此加载时的最大载荷;当载荷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P取此加载线直线段斜率下降5%对应的载荷。82单个试样柔度曲线拟合系数m值按式(3)计算:主19l肌-斗(主19;)(主IgC;)m= =l k h EEl b ZE- . (3) 三(lgaY式中:叫一一第z次加载前的裂纹长度，mmjc-一柔度.C】=/P, ，mrr甘O;h一单个试样的测量点数。8.3 单个试样的算术平均值戈、标准差Sj和离散系数C可分别按式(4)、(5)、(6)t十算:文才2(GFL伺)土(G)f- 去(G)J2Sj =斗TEIkjf.，(5)S. C可=主.(6) 8.4 n个试样的算术平均值文、标准差S和离散系数C.分别按式(7)、(8)、(9)计算L fEXJ(7) :8 (kj -1)sf 丘上一一一一一一:8kj . (8) 一一内b;何)4 HB 7718. 1-2002 式中:KJ-一第J个试样的测量点数。9 试验报告试验报告按GB/T1446的规定，并给出试样的孔隙率。