GB T 27595-2011 胶粘剂.结构胶粘剂拉伸剪切疲劳性能的试验方法.pdf

1、ICS 83. 180 G 38 GB 中华人民=lI二-、和国国家标准G/T 27595-2011 /ISO 9664: 1995 胶粘剂结构胶粘剂拉伸剪切疲劳性能的试验方法Adhesives-Test methods for fatigue properties of structural adhesives in tensile shear CISO 9664: 1995 , IDT) 2011-12-05发布数码防伪中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局中国国家标准化管理委员会2012-03-01实施发布GB/T 27595-2011/1509664: 1995 前言GB/T 2759

2、5-2011胶粘剂结构胶粘剂拉伸剪切疲劳性能的试验方法等同采用ISO9664: 1995胶粘剂结构胶粘剂拉伸剪切疲劳性能的试验方法)(英文版)。部分规范性引用文件用国家标准取代了国际标准，所引用的标准内容与国际标准没有差异。为便于使用，本标准作下列编辑性修改za) 本国际标准一词改为本标准气b) 本标准规范性引用文件采用ISO17212: 2004代替原国际标准所采用的ISO4588: 1995; c) 删除了国际标准的前言。本标准由中国石油和化学工业联合会提出。本标准由全国胶粘剂标准化技术委员会(SAC/TC185)归口。本标准起草单位:北京天山新材料技术有限责任公司、上海康达化工有限公司、

3、上海橡胶制品研究所、宁波胶粘剂及制品行业协会。本标准主要起草人:杜美娜、胡红梅、陈亚菊、孙永国。I GB/T 27595-2011 /ISO 9664: 1995 结构胶粘剂拉伸剪切疲劳性能的试验方法胶粘剂范围本标准详细说明了在规定条件下用标准试样通过加载剪切应力评价胶粘剂拉伸剪切疲劳强度的试验方法。目的是表征结构胶粘剂在特定金属基材上的性能。疲劳性能是试样几何分布的函数。试验结果与胶粘剂的内在特性元关，且不能用于设计目的。规范性引用文件下列文件中的条款通过本标准的引用而成为本标准的条款。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)或修订版均不适用于本标准，然而，鼓励根据本标准

4、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标准。GB/T 2918-1998 塑料试样状态调节和试验的标准环境(ISO291:1997 , IDT) GB/T 7124-2008 胶粘剂拉伸剪切强度的测定(刚性材料对刚性材料)(ISO 4587: 2003 , IDT) GB/T 21526-2008 结构胶粘剂粘接前金属和塑料表面处理导则(ISO17212:2004, IDT) 2 术语和定义、符号本标准采用以下术语和符号。3. 1 剪切应力shear stress () 外力除以粘接面积，单位是MPa。3.2 静态剪切应力static she

5、ar strength (R) 根据GB/T7124确定为破坏时的平均静态剪切强度，单位是MPao3.3 应力循环stress cycle 以规整间隔重复的应力/时间函数的最小单元。剪切应力与时间成正弦函数(如图1)。3 gJhh迦MR嚼dNLNN川队司EM悍学剧mD叫出1个应力循环ELR坦白书Nrh代剧国1 时间捷劳应力循环图1GB/T 27595-2011 /ISO 9664: 1995 可以认为循环应力是一个静态应力即平均应力与一个交互应力的叠加。3.3.1 最大应力maximum stress (皿)循环应力中的最大值，单位是MPao3.3.2 最小应力minimum stress (

6、皿10)循环应力中的最小值。该值应始终为正值，单位是MPao3.3.3 平均应力mean stress (m) 最大与最小应力之和的一半，单位是MPa:max +mm 一-m Z 3.3.4 应力幅stress amplitude (.) 最大与最小应力之差的一半，单位是MPa:n m一一一一2x-a-1-n-ua 3.3.5 应力比stress ratio (R) 一个应力循环中最小应力与最太应力的代数比:R一mm一一max 3.4 症劳极限fatigue limit (0) 在给定平均应力飞或应力比Rf，当循环次数很大时，应力幅a接近的极限值。对于一些材料而言，应力幅不会随循环次数的变化出

7、现一个极限值，而是随着循环次数的增加，持续降低。在这种情况下，确定一个耐久极限是很有用的。3.5 耐久极眼Iimit of endurance 0 (NF) 在特定失效循环次数NF下确定的剪切应力值。单位是MPao试验在给定m或RT下进行时，结果分别表示为:rD(NF，m)，单位是MPa或rD(NF ，R) ，单位是MPa。3.6 使用寿命service Iife (N) 施加给试样直至试验结束时的应力循环次数。如果试样没有破坏，则不定义使用寿命，但认为试样的使用寿命大于试验的循环次数。3. 7 循环比cycle ratio (n/N) 施加的循环次数(n)与使用寿命(N)的比值。该比值与SN

8、曲线(韦勒曲线)一起被应用于承载条2 GB/T 27595-2011/ISO 9664: 1995 件下的测试。3.8 SN曲线SN curve SN曲线给出了试验观察到的使用寿命N与应力幅T.或最大值Tmax之间的关系，显示材料的耐性。按照常规，使用寿命N为横坐标(对数值)，T.或Tmax为纵坐标(图2a)所示典型曲线或者a或Tmax的对数值为纵坐标(图2b)所示典型曲线)。这两个曲线均是在保持m为常数或者R为常数下得到的。SN曲线定义为应力幅和使用寿命的关系。在这条曲线上(图2a)，我们可以发现:一一耐久区域，指的是在给定应力下，可以确定破坏或者未破坏的失效循环次数(NF)的区域;一一疲劳

9、区域，指的是在给定应力下，所有试样的试验循环次数在低于上述失效循环次数NF时，都发生破坏的区域。qspo 筒里dE聪D叫出5 f. 以严 队队卜飞、- ,._ 劳区域4 3 久区域2 104 105 106 循环次数NNF m 飞/rD(1O13 MPa)=3. 2 MPa a)标准碳钢试样，室温条件下30日Z，半对数坐标图2一个单组分环氧胶粘剂的典型SN曲线3 GB/T 27595-2011 /ISO 9664: 1995 M己Ad恩聪RM组1 104 nungngnteo -5 2 4 3 106 循环次数N10马a DA M ， qJ Z ) a h/W qd -6, Fi飞nUN飞门口

10、口r b)标准碳钢试样，室温条件下30Hz，对数坐标图2(续)原理试样被施加循环的应力，可以认为足一个静态应力即平均应力与一个交互应力的叠加。给定m与可以确定试样破坏时的循环次数。用这些数据绘制SN曲线，从而评价粘接处耐疲劳性能的置信区间。4 仪器5. 1 模板确保在粘接过程中对基材的准确定位。5.2 噩劳试验机可以进行正弦的疲劳应力循环试验，应保证最大应力在疲劳试验机量程的10%与80%之间。试验的频率和仪器的型号会影响试验结果。除非另有说明，频率应选择30Hz，最高频率为60Hz。当频率高于60Hz时，粘接处会过热。疲劳试验机应配备自动定心装置以连接试样。该装置应设计成试样一旦承载时其所有

11、部件都和试样一起做直线运动。在这种情况下，试样的主轴与施加应力的方向以及该装置的对称轴一致。可使用穿过基材的附件，如果这样，则试样需要如图3b)所示的其他支垫来增强。5 试样6. 1 基材试样应该与图3a)和b)(钢材)或图3c)(铝材)在形状、尺寸以及规整性上保持一致。注1:推荐基材为铝2024A 5T3和钢XC18或E24，一级或二级。根据胶粘剂的最终用途可以使用其他级别的钢材。6 4 GB/T 27595-2011 /ISO 9664: 1995 6.2 试样制备制备单个试样，或可以利用开槽或未开槽的嵌板制备试样(见图。在选择试样的制备方法时，应考虑制备方法对粘接试样可能的机械损伤。在制

12、备单个试样时应特别注意，不同试样的粘接处应保持合适的一致性和同质性，尤其应注意胶层的厚度。除非另有说明，根据GB/T21526对基材进行表面处理。应按照胶粘剂生产厂家的操作说明进行使用。所有情况下，均应使用模板以确保准确的叠合、基材保持良好的一致性以及每个试样及试样组粘接处的胶层厚度相互一致。6.3 试样个数试样的个数取决于对精确度和结果的要求。最少试样数规定如下:在三个不同的飞值处，每个至少割试4个试样，以确保破坏发生在循环次数为1041060即至少需要12个试样来确定106次循环的耐久极限。至少测试6个试样来确定静态剪切应力吨。6.4 测试条件试样应该在GB/T2918规定的温度23oc土

13、2oc和相对湿度(50士5)%的标准条件下进行储存和测试。叩门01 +11 . F刊正二胶粘剂线12.士0.250 mN.O忖由N夹n固定的部分呻。251000 50 100+8.25 167.5 , a)用夹具夹持的钢基材试样图中尺寸单位为毫米)盯N.C忖由N50 50 187.5 J100 b)用支垫加固的钢基材试样(图中尺寸单位为毫米)图3试样形状与尺寸5 GB/T 27595-20门/ISO9664: 1995 :歹ZE l 91 12. 5:!:0. 2 c、司M 粘接固定91 N.D忖由N固定在夹具上的部分110 c)双面搭接铝基材试样(图中尺寸单位为毫米)图3(续)12. 5:!

14、:0. 25 Ucq 3 o 十U3| I Discard 0-1 T 典型值主900:!:10 T 100:!:0.25 的制。时b)典型的双面搭接铝基材试样嵌板a)典型的钢基材试样嵌板试样嵌板图4步骤一般条件胶粘剂在非零平均应力凡的作用下，即使是室温条件也可能发生蠕变。在疲劳试验前，要确保在试验过程中使用的平均应力Tm不会产生由于蠕变导致试样破坏而归因于疲劳破坏。根据试验的试样类型，如图3所示，将试样对称地固定在夹具上。给试样施加平均应力Tm，设定试验频率，将应力幅调至飞。7.2 给定的平均应力飞绘制SN曲线至少评价6个相同规格试样的静态剪切应力TR后，再进行疲劳性能的测试。7.2. 1

15、在0.25日至0.5日范围内选择值，并在试验报告中注明选择的具体数值，R是测得的静态剪切应力。注2:m值一般取0.35吨。6 7 7. 1 GB/T 27595-2011/ISO 9664: 1995 7.2.2 选择不同的应力幅飞，至少需要测试三个不同的应力幅，使得断裂发生在循环次数为104106c每一个选定的飞至少要测试4个试样。确定106失效循环次数NF时的耐久极限。使用寿命很长的曲线上，在给定的应力水平下会产生破坏试验点，在这种情况下，结果可以用特定的符号表示，例如zX表示试样破坏;X表示试样未破坏未破坏的试样数标注在括号里(见图2)J。在这个区域，在SN曲线上点的正确确定需要使用统计

16、方法。当对试样单独进行测试时，应用阶梯法来确定耐久极限n(NF，m)(见附录A)。如果所使用的疲劳试验机配有可以同时测试一组试样的夹具，则结果要根据数据重新分类方法进行处理(见附录B)。7.2.3 以(.，!gN)或(lgT.，!gN)为坐标绘制SN曲线，其中以(lgT.，lgN)为坐标可得到一条通过中心线点和耐久极限D(NF，Tm)的直线。注3:固定R，(一般取0.1)来代替固定凡，用类似的方法也可以得到SN曲线。8 精确度由于目前还没有不同实验室的测试数据，该试验方法的精确度还无法确定。一旦获得了实验室间的比对数据，下次改版时将添加精确度声明。9 试验报告试验报告应包含以下内容:a) 引用

17、标准;b) 被测胶粘剂的所有相关信息;c) 基材的声明;d) 基材的表面处理方法;e) 胶粘剂的粘接和罔化方法;f) 测试条件;g) 每个试样胶坛的平均厚度，包括测量的精确度ph) 试样数量zi) 采用的频率;j) 胶粘剂的静态剪切应力R;k) Tm, Tn和飞的值(单位为MPa)，N(循环次数)以及根据第7章步骤得到的曲线。7 GB/T 27595-2011/ISO 9664: 1995 附录A(规范性附录)阶梯法(迪克森-米德法)A.1 原理定义最大试验极限(循环次数)和一系列应力幅，应力幅间隔为算术级数以应力幅间隔接近胶粘剂剪切强度的标准偏差s)。这样通过一系列的破坏与未破坏可以逐渐逼近

18、耐久极限TD(NF，Tm)。A.2 方法测试奇数个试样。测试第j个试样，在应力幅接近假定的TD(NF)的时测试。如果试样破坏，下一个试样应该在aj+l=Taj-d下进行测试;如果试样未破坏，下一个试样应该在Taj+l-aj+d下进行测试，直到所有的试样测完。从测试的最低的应力幅开始对应力进行编号，最低的应力幅编号为i=O，例如。耐久极限用式(A.l)表示:TD(NF，T户+dt士n) 式中:。测试中的最小应力幅;d 两个应力幅的间隔;L一一取破坏、未破坏两类试样个数中的低值。i=k A=艺iX ni i=O 其中:ni一一第i级观察到的最少试验次数;h 从特定的破坏测试结果到未破坏测试结果必须

19、经过的级数(O O. 3 .( A.l ) .( A.2 ) D (106,10) = 5.86 MPa s=O. 52 MPa D(NF m) = ，+d t土n)J GB/T 27595-2011 /ISO 9664: 1995 21个试样时，得到的耐久极限为5.86MPa，标准偏差是0.52MPao 用同样的方法计算，计算前11个试样的耐久极限为5.62MPa，前7个试样的耐久极限为6.00 MPa。l 1 2 I 3 4 I 5 6 I 7 8 I 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 rj l nf Inf f2nf Ta MPa 7.0 X 、

20、7.00 4 。6.5 v飞X.、l6 6. 50 3 。6.0 护ft-卡+t-6.00 2 4 8 16 5.5 h 1-t- t- 5.50 1 3 3 3 5.0 问-t- 5.00 。2 。1-=9 Al1 19 21个试样阶梯法:12个破坏(刀、9个未破坏(X)图A.l阶梯法举例9 GB/T 27595-2011月SO9664: 1995 B. 1 表面方法附录B(规范性附录)数据重新分类法这个方法又被称作数据重新分类方法。该方法可以在不用假设耐久极限的情况下，得到精确的耐久极限。指出了该方法给出耐久极限的公式和用阶梯法得到的耐久极限的相似之处。B.2 原理使用一般版本，其中Ta)

21、，ai ，Tak间隔都是d，每个级别测试相同数目的试样。耐久极限用式(B.1)表示:I T 1 TD(NF ,Tm) =Tak -d一一1 ( B.l ) 飞q2 J 式中:T一-失效循环次数NF前发生破坏的试样总数Fq 每个级别i测试的试样数目;Tak一一一连续导致破坏的最高应力幅。B.3 耐久极限标准偏差的计算使用上面的符号，用式(B.2)估计TD(NF)的标准偏差:= dZ主Ip(1-PJ_ t 卢2句-1)( B.2 ) 式中:P;一在应力幅为Tai时的破坏试样比例。B.4 表面方法举例相同数目等距间隔的特例。试样的技术特征为z试样用单组分环氧胶粘剂粘接。从实验室制备的一批试样中随即选

22、择16个试样(见图4a)。剔除试样z元。表B.1 数据举例测试数据失效循环次数N F =10 间隔d =0. 2 MPa 样品个数=每个级别测试4个样品，=13 MPa 测试级别应力幅(T,) 破坏样品个数(i) MPa 4 3.5 4 3 3.3 1 2 3. 1 3 1 2.9 。10 P 1 0.25 O. 75 。每个级别测试试样个数:q=4o失效循环次数NF前发生破坏的试样总数:T=8o破坏试样比例:T/q=2计算耐久极限TD(NF，m):例如:TD(106,13)=3. 2 MPa, 而且s=O.07 MPa。T.4 -d(一)=3.2 MPa GB/T 27595-2011 /I

23、SO 9664: 1995 mmmF 叮。自FONlm白的hNH阁。中华人民共和国国家标准胶粘剂结构胶粘荆拉伸剪切疲劳性能的试验方法GB/T 27595- 2011/ISO 9664: 1995 导中国标准出版社出版发行北京市朝阳区和平里西街甲2号(100013)北京市西城区三星河北街16号(100045)网址总编室:(010)64275323发行中心:(010)51780235读者服务部:(010)68523946中国标准出版社秦皇岛印刷厂印刷各地新华书店经销 开本880X 1230 1/16 印张1字数21千字2012年3月第一版2012年3月第一次印刷峰书号:155066. 1-44229定价18.00元GB/T 27595-2011 如有印装差错由本社发行中心调换版权专有侵权必究举报电话:(010)68510107打印H期:2012年4月19HF002A