聚合物基復(fù)合材料層壓板擠壓強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)方法

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔傾情為你奉上精選優(yōu)質(zhì)文檔傾情為你奉上專(zhuān)心專(zhuān)注專(zhuān)業(yè)專(zhuān)心專(zhuān)注專(zhuān)業(yè)精選優(yōu)質(zhì)文檔傾情為你奉上專(zhuān)心專(zhuān)注專(zhuān)業(yè)ASTM D 5961/5961M 05聚合物基復(fù)合材料層壓板擠壓響應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)方法 本標(biāo)準(zhǔn)由ASTM復(fù)合材料委員會(huì)D-30審定，并由結(jié)構(gòu)試驗(yàn)方法專(zhuān)業(yè)委員會(huì)D30.05直接負(fù)責(zé)。 現(xiàn)行版本是2005年3月1日批準(zhǔn)，2005年3月發(fā)布。最初批準(zhǔn)在1996年。最近的上一版本是2001年批準(zhǔn)的D 5761/D 5761M-011。本標(biāo)準(zhǔn)以固定標(biāo)準(zhǔn)號(hào)D 5961/D 5961M發(fā)布；標(biāo)準(zhǔn)號(hào)后面的數(shù)字是初版年份，或者在修訂版的情況下是最近一次修訂版的年份。括號(hào)中的數(shù)字是再次批準(zhǔn)的版年份。上標(biāo)()表

2、示自上次修訂或批準(zhǔn)以來(lái)的編輯變化。1. 范圍1.1 本試驗(yàn)方法確定由高模量纖維增強(qiáng)的聚合物基復(fù)合材料多向?qū)訅喊宓臄D壓響應(yīng)，試件承受雙剪(方法A)或者單剪(方法B)拉伸或壓縮載荷。對(duì)于每一種試驗(yàn)方法，標(biāo)準(zhǔn)試件的構(gòu)型采用固定的試驗(yàn)參數(shù)，但是，在試驗(yàn)報(bào)告中用文件說(shuō)明時(shí)，一些試驗(yàn)參數(shù)可以有可選擇的變化。復(fù)合材料形式限于連續(xù)纖維或非連續(xù)纖維(預(yù)浸帶或織物，或二者兼而有之)增強(qiáng)的復(fù)合材料，且層壓板相對(duì)于試驗(yàn)方向是均衡和對(duì)稱的。8.2.1節(jié)描述了可接受的試驗(yàn)層壓板和厚度的范圍。 1.2 本試驗(yàn)方法與MIL-HDBK-17推薦的方法是一致的，手冊(cè)描述了擠壓響應(yīng)試驗(yàn)方法期望的特性。1.3 本試驗(yàn)方法描述的多釘試

3、驗(yàn)構(gòu)型與工業(yè)界用于研究螺栓連接擠壓旁路干涉響應(yīng)的旁路分配的試件相似，試件可以表現(xiàn)出擠壓失效模式或者旁路失效模式。雖然本試驗(yàn)方法可用于指導(dǎo)擠壓旁路試驗(yàn)計(jì)劃，但本試驗(yàn)方法的范圍僅限于擠壓失效模式。1.4 以國(guó)際單位(SI)或英制單位(inchpound)給出的數(shù)值可以分別作為標(biāo)準(zhǔn)。在文中，英制單位在括號(hào)內(nèi)給出。每一種單位制之間的數(shù)值并不嚴(yán)格等值，因此，每一種單位制都必須獨(dú)立使用。由兩種單位制組合的數(shù)據(jù)可能導(dǎo)致與本標(biāo)準(zhǔn)的不相符。1.5本標(biāo)準(zhǔn)沒(méi)有打算提及，如果存在的話，與使用它有關(guān)的所有安全性問(wèn)題。在使用本標(biāo)準(zhǔn)之前建立合適的安全與健康操作方法，確定規(guī)章制度的適用性，這是本標(biāo)準(zhǔn)用戶自已的責(zé)任。2. 參考

4、文件2.1 ASTM標(biāo)準(zhǔn)D 792置換法測(cè)量塑料密度和比重(相對(duì)密度)試驗(yàn)方法 對(duì)參考的ASTM標(biāo)準(zhǔn)，可訪問(wèn)ASTM網(wǎng)站, 接觸。對(duì)ASTM Standards標(biāo)準(zhǔn)年鑒參見(jiàn)ASTM網(wǎng)站的standards Document Summary page。D 883 與塑料有關(guān)的術(shù)語(yǔ)2D 953塑料擠壓強(qiáng)度試驗(yàn)方法2D 2584固化增強(qiáng)樹(shù)脂燃燒質(zhì)量損失試驗(yàn)方法D 2734增強(qiáng)塑料空隙含量試驗(yàn)方法D 3171 復(fù)合材料的組分含量試驗(yàn)方法D 3878復(fù)合材料術(shù)語(yǔ)D 5229/D 5229M聚合物基復(fù)合材料吸濕性能及平衡調(diào)節(jié)試驗(yàn)方法D 5687/D 5687M試件制備時(shí)按照工藝指南進(jìn)行平復(fù)合材料板制備的指

5、南E 4 試驗(yàn)機(jī)力標(biāo)定操作規(guī)程E 6 與力學(xué)試驗(yàn)方法有關(guān)的術(shù)語(yǔ)E 83 引伸計(jì)系統(tǒng)檢定和分類(lèi)的操作規(guī)程E 122 選擇樣本尺寸用以估計(jì)批次或工藝質(zhì)量測(cè)量的操作規(guī)程E 177 ASTM試驗(yàn)方法中使用精度和偏差條款的操作規(guī)程E238金屬材料銷(xiāo)釘類(lèi)擠壓試驗(yàn)的試驗(yàn)方法E 456 與質(zhì)量和統(tǒng)計(jì)有關(guān)的術(shù)語(yǔ)E 1309數(shù)據(jù)庫(kù)中纖維增強(qiáng)聚合物基復(fù)合材料的標(biāo)識(shí)指南E 1434數(shù)據(jù)庫(kù)中收錄纖維增強(qiáng)聚合物基復(fù)合材料的力學(xué)性能試驗(yàn)數(shù)據(jù)的指南E 1471計(jì)算機(jī)化材料性能數(shù)據(jù)庫(kù)中纖維、填料及芯材的標(biāo)識(shí)指南2.2 其他術(shù)語(yǔ)MIL-HDBK-17聚合物基復(fù)合材料，卷1，第7節(jié) Available from Standardi

6、zation Documents Order Desk, Bldg. 4 Section D, 700 Robbins Ave., Philadelphia, PA 19111-5098, Attn: NPODS.3. 術(shù)語(yǔ) 3.1 定義術(shù)語(yǔ)D 3878定義了與高模量纖維及其復(fù)合材料有關(guān)的術(shù)語(yǔ)。術(shù)語(yǔ)D 883定義了與塑料有關(guān)的術(shù)語(yǔ)。術(shù)語(yǔ)E 6定義了與力學(xué)試驗(yàn)有關(guān)的術(shù)語(yǔ)。術(shù)語(yǔ)E 456和E 177定義了與統(tǒng)計(jì)有關(guān)的術(shù)語(yǔ)。當(dāng)各個(gè)標(biāo)準(zhǔn)定義的術(shù)語(yǔ)之間發(fā)生矛盾時(shí)，術(shù)語(yǔ)D 3878應(yīng)優(yōu)先于其他標(biāo)準(zhǔn)。3.2 本標(biāo)準(zhǔn)專(zhuān)用術(shù)語(yǔ)定義：注1如果術(shù)語(yǔ)表示一個(gè)物理量，它的分析量綱以基本量綱的形式緊跟在該術(shù)語(yǔ)(或文字符號(hào)

7、)后面予以說(shuō)明。方括號(hào)內(nèi)所示的基本量綱采用下面的ASTM標(biāo)準(zhǔn)符號(hào)：質(zhì)量為M，長(zhǎng)度為L(zhǎng)，時(shí)間為T(mén)，熱力學(xué)溫度為l，無(wú)量綱量為nd。由于不帶方括號(hào)時(shí)以上這些符號(hào)可能有其他的定義，因此這些符號(hào)在帶方括號(hào)時(shí)的使用僅限于分析量綱。3.3 擠壓面積(Bearing Area)， L2用于將施加的載荷歸一化為有效擠壓應(yīng)力的擠壓試件的面積部分，等于受載孔的直徑乘以試件的厚度。3.4 擠壓弦向剛度(Bearing Chord Stiffness)，Ebr ML-1T-2擠壓應(yīng)力/擠壓應(yīng)變曲線線性部分上的兩個(gè)指定的擠壓應(yīng)力或擠壓應(yīng)變點(diǎn)之間的弦向剛度。3.5 擠壓載荷(Bearing Load)，P MLT2擠壓試

8、件承受的總載荷。3.6 擠壓應(yīng)變(Bearing Strain)，br nd擠壓試件歸一化的孔變形量，等于擠壓載荷方向擠壓孔的變形除以孔的直徑。3.7 擠壓強(qiáng)度(Bearing Strength)，ML-1T-2擠壓應(yīng)力/應(yīng)變曲線出現(xiàn)明顯變化時(shí)的擠壓應(yīng)力值。3.7.1 討論通常用附加的上標(biāo)來(lái)區(qū)別和標(biāo)記兩種類(lèi)型的擠壓強(qiáng)度：偏移強(qiáng)度和極限強(qiáng)度。3.8 擠壓應(yīng)力(Bearing Stress)，F(xiàn)br ML-1T-2擠壓載荷除以擠壓面積。3.9 孔徑厚度比(Diameter to Thickness Ratio)，D/h nd擠壓試件中，孔徑與試件厚度之比。3.9.1 討論孔徑厚度比可以采用名義尺寸

9、的名義值或者測(cè)量尺寸得到的實(shí)際值來(lái)確定。3.10 端距比(Edge Distance Ratio)，e/D nd擠壓試件中，孔中心和試件端部之間的距離與孔徑之比。3.10.1 討論端距比可以采用名義尺寸的名義值或者測(cè)量尺寸得到的實(shí)際值來(lái)確定。3.11 名義值(Nominal Value)對(duì)于一個(gè)可測(cè)量的量為了便于給出僅在名義上存在的值。公差可以用于名義值，以便對(duì)該量值規(guī)定一個(gè)可接受的范圍。3.12 偏移擠壓強(qiáng)度(Offset Bearing Strength)， ML-1T-2在下標(biāo)指定的方向，沿?cái)D壓應(yīng)變軸偏離一個(gè)規(guī)定的擠壓應(yīng)變值的擠壓弦向剛度線與擠壓應(yīng)力/擠壓應(yīng)變曲線的交點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的擠壓應(yīng)力值

10、。3.12.1 討論除非另有說(shuō)明，本試驗(yàn)方法采用2%的偏移擠壓應(yīng)變。3.13 寬度孔徑比(Width to Diameter Ratio)，w/D nd擠壓試件中，寬度與孔徑之比。3.13.1 討論寬度孔徑比可以采用由名義尺寸得到的名義值，或由試件寬度和孔徑實(shí)際測(cè)量值得到的實(shí)際值。3.14 極限擠壓強(qiáng)度(Ultimate Bearing Strength)，F(xiàn)bru ML-1T-2在下標(biāo)指定的方向，擠壓試件承受最大載荷時(shí)的擠壓應(yīng)力值。3.15 符號(hào)A試件最小橫截面積CV對(duì)于一個(gè)給定的性能，一個(gè)樣本母體的統(tǒng)計(jì)的變異系數(shù)(以百分?jǐn)?shù)表示)d緊固件或銷(xiāo)釘直徑D試件的孔徑e端距，即平行于載荷方向、從孔中

11、心到試件端部的距離下標(biāo)指定方向上的擠壓弦向剛度f(wàn)平行于載荷方向、從孔邊緣到試件端部的距離下標(biāo)指定的試驗(yàn)方向上的極限擠壓強(qiáng)度(e%)下標(biāo)指定的試驗(yàn)方向上的偏移擠壓強(qiáng)度(對(duì)應(yīng)e%偏移擠壓應(yīng)變)g垂直于載荷方向、從孔邊緣到試件側(cè)邊的最短距離h試件厚度k擠壓公式中用來(lái)區(qū)分單釘試驗(yàn)與雙釘試驗(yàn)的計(jì)算系數(shù)K在單釘擠壓應(yīng)變方程中用來(lái)區(qū)別單剪試驗(yàn)與雙剪試驗(yàn)的計(jì)算系數(shù)Lg引伸計(jì)標(biāo)距長(zhǎng)度n每個(gè)樣本母體的試件數(shù)量P試件承受的載荷Pf試件破壞時(shí)承受的載荷Pmax破壞前試件承受的最大載荷sn-1對(duì)于一個(gè)給定的性能，樣本母體統(tǒng)計(jì)的標(biāo)準(zhǔn)差w試件寬度xi對(duì)于一個(gè)給定的性能，樣本母體中單個(gè)試件的試驗(yàn)結(jié)果對(duì)于一個(gè)給定的性能，樣本母

12、體的平均值(估計(jì)平均值) 拉伸位移應(yīng)變的通用符號(hào)，不管是正應(yīng)變還是剪應(yīng)變br擠壓應(yīng)變br擠壓應(yīng)力dcsk沉頭深度dfl沉頭平齊度(緊固件在沉頭孔中的深度或突出)4. 試驗(yàn)方法概述 4.1 方法A，雙剪4.1.1 在靠近試件端部含有中線位置孔的平直等矩形截面試件在孔位置以擠壓方式加載，試驗(yàn)件如圖1和圖2所示。擠壓載荷通常通過(guò)一個(gè)緊配合、稍微擰緊的緊固件(或銷(xiāo)釘)，采用與圖3和圖4相似的夾具以雙剪形式施加擠壓載荷。在試驗(yàn)機(jī)上通過(guò)對(duì)裝配件的拉伸施加擠壓載荷。4.1.2 監(jiān)測(cè)施加的載荷及其伴隨的孔變形?？鬃冃纬钥字睆娇梢缘玫接行D壓應(yīng)變，另外，施加的載荷除以孔的投影面積可以得到有效擠壓應(yīng)力。為了確定

13、更有代表性的失效模式，試件加載直到載荷清楚地達(dá)到最大值，停止試驗(yàn)，以防止大范圍的孔變形掩蓋真實(shí)的失效模式。繪出整個(gè)加載范圍內(nèi)的擠壓應(yīng)力-擠壓應(yīng)變曲線，并記錄失效模式。由試驗(yàn)結(jié)束前承受的最大載荷確定材料的極限擠壓強(qiáng)度。4.1.3 本方法的標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)構(gòu)型不允許對(duì)主要試驗(yàn)參數(shù)做任何修改。然而，構(gòu)型的下列變化是允許的，但僅在所有變化的試驗(yàn)參數(shù)與結(jié)果一起明確地予以說(shuō)明時(shí)，可以認(rèn)為這些參數(shù)與本試驗(yàn)方法是一致的。 參數(shù)標(biāo)準(zhǔn) 變化載荷條件雙剪否匹配材料鋼夾具否孔的數(shù)量1否沉頭非否配合緊任意，如果說(shuō)明緊固件擰緊力矩2.23.4 Nm2030 lbf-in任意，如果說(shuō)明層壓板準(zhǔn)各向同性任意，如果說(shuō)明緊固件直徑6 m

14、m0.250 in任意，如果說(shuō)明邊距比3任意，如果說(shuō)明W/D比6任意，如果說(shuō)明D/h比1.22任意，如果說(shuō)明圖注：圖紙標(biāo)注與ANSI Y14.5M-1982一致，并遵循下列條件：以mm為單位的所有帶小數(shù)的尺寸的公差如下：無(wú)小數(shù).x.xx310.3所有角度的公差為：0.5；鋪層方向公差為：相對(duì)于基準(zhǔn)面 -A- 小于0.5(見(jiàn)6.1節(jié))；機(jī)械加工邊緣的光潔度不超過(guò) (符號(hào)與ASA B46.1一致，粗糙度以m為單位)；下面提供的值，適用于繪圖區(qū)所示的所有范圍：材料、鋪層、相對(duì)于 -A- 的鋪層方向、總長(zhǎng)度、孔直徑及試樣厚度。參 數(shù)標(biāo)準(zhǔn)尺寸，mm緊固件或銷(xiāo)釘直徑，d6 +0.00/-0.03孔直徑，D

15、6 +0.03/-0.00厚度范圍，h35長(zhǎng)度，L135寬度，w361端距，e181沉頭無(wú)圖1 雙剪試件圖(SI制)圖注：圖紙標(biāo)注與ANSI Y14.5M-1982一致，并遵循下列條件：以in為單位的所有帶小數(shù)的尺寸的公差如下：.x.xx.xxx0.10.030.01所有角度的公差為：0.5；鋪層方向公差為：相對(duì)于基準(zhǔn)面 -A- 小于0.5(見(jiàn)6.1節(jié))；機(jī)械加工邊緣的光潔度不能超過(guò)(符號(hào)與ASA B46.1一致，粗糙度以in為單位)；下面提供的值，適用于繪圖區(qū)所示的所有范圍：材料、鋪層、相對(duì)于 -A- 的鋪層方向、總長(zhǎng)度、孔直徑及試樣厚度。參 數(shù)標(biāo)準(zhǔn)尺寸，in緊固件或銷(xiāo)釘直徑，d0.250

16、+0.000/-0.001孔直徑，D0.250 +0.001/-0.000厚度范圍，h0.1250.208長(zhǎng)度，L5.5寬度，w1.50.03端距，e0.750.003沉頭無(wú)圖2 雙剪試件圖(英制)推薦材料：14-4PH不銹鋼，屈服應(yīng)力1GPa145ksiABCDEFGHIJKmm20050251323136620in7.752.000.060.200.500.060.120.041.500.250.75圖3 方法A的試驗(yàn)夾具加載板(要求2塊)圖4 方法A的試驗(yàn)夾具裝配件4.2 方法B，單剪4.2.1 平直等截面矩形試件由兩個(gè)相似的二等分部分組成，通過(guò)靠近每半個(gè)試件一個(gè)端部的一個(gè)或兩個(gè)中線位置

17、的孔用緊固件將兩部分組合在一起，試件示意圖如圖5圖8所示。此外，在試件每一個(gè)夾持端粘貼一塊墊板，可以使載荷作用線沿著試件兩部分之間的界面，并通過(guò)孔的中心線，從而將載荷的偏心度降到最小。 圖注：圖紙標(biāo)注與ANSI Y14.5M-1982一致，并遵循下列條件：以mm為單位的所有帶小數(shù)的尺寸的公差如下：無(wú)小數(shù).x.xx310.3所有角度的公差為：0.5；鋪層方向公差為：相對(duì)于基準(zhǔn)面 -A- 小于0.5；機(jī)械加工邊緣的光潔度不超過(guò) (符號(hào)與ASA B46.1一致，粗糙度以m為單位)；下面提供的值，適用于繪圖區(qū)所示的所有范圍：材料、鋪層、相對(duì)于 -A- 的鋪層方向、總長(zhǎng)度、孔直徑、沉頭細(xì)節(jié)、試樣厚度、墊

18、板材料、膠粘劑。參 數(shù)試件標(biāo)準(zhǔn)尺寸，mm無(wú)支持夾具有支持夾具緊固件直徑，d6 +0.00/-0.036 +0.00/-0.03孔直徑，6 +0.03/-0.006 +0.03/-0.00厚度范圍，h3535長(zhǎng)度，L135189寬度，w361361端距，e181181沉頭無(wú)(可選擇)無(wú)(可選擇)墊板長(zhǎng)度，s75129圖5 單剪、單緊固件試件圖9(SI)(雙緊固件試件細(xì)節(jié)見(jiàn)圖7)圖注：圖紙標(biāo)注與ANSI Y14.5M-1982一致，并遵循下列條件：以in為單位的所有帶小數(shù)的尺寸的公差如下：.x.xx.xxx0.10.030.003所有角度的公差為：0.5；鋪層方向公差為：相對(duì)于基準(zhǔn)面 -A- 小于

19、0.5；機(jī)械加工邊緣的光潔度不能超過(guò)(符號(hào)與ASA B46.1一致，粗糙度以in為單位)；下面提供的值，適用于繪圖區(qū)所示的所有范圍：材料、鋪層、相對(duì)于 -A- 的鋪層方向、總長(zhǎng)度、孔直徑、沉頭細(xì)節(jié)、試樣厚度、墊板材料、膠粘劑。參 數(shù)試件標(biāo)準(zhǔn)尺寸，in無(wú)支持夾具有支持夾具緊固件直徑，d0.250 +0.000/-0.0010.250 +0.000/-0.001孔直徑，0.250 +0.001/-0.0000.250 +0.001/-0.000厚度范圍，h0.1250.2080.1250.208長(zhǎng)度，L5.57.5寬度，w1.50.031.50.03端距，e0.750.0030.750.003沉頭

20、無(wú)(可選擇)無(wú)(可選擇)墊板長(zhǎng)度，s3.05.0圖6 單剪、單緊固件試件圖(英制) (雙緊固件試件細(xì)節(jié)見(jiàn)圖8)圖注：圖紙標(biāo)注與ANSI Y14.5M-1982一致，并遵循下列條件：以mm為單位的所有帶小數(shù)的尺寸的公差如下：無(wú)小數(shù).x.xx310.3所有角度的公差為：0.5；鋪層方向公差為：相對(duì)于基準(zhǔn)面 -A- 小于0.5；機(jī)械加工邊緣的光潔度不能超過(guò) (符號(hào)與ASA B46.1一致，粗糙度以m為單位)；下面提供的值，適用于繪圖區(qū)所示的所有范圍：材料、鋪層、相對(duì)于 -A- 的鋪層方向、總長(zhǎng)度、孔直徑、沉頭細(xì)節(jié)、試樣厚度、墊板材料、膠粘劑。參 數(shù)試件標(biāo)準(zhǔn)尺寸，mm無(wú)支持夾具有支持夾具緊固件直徑，d

21、6 +0.00/-0.036 +0.00/-0.03孔直徑，6 +0.03/-0.006 +0.03/-0.00厚度范圍，h3535長(zhǎng)度，L210210寬度，w361361端距，e181181沉頭無(wú)(可選擇)無(wú)(可選擇)墊板長(zhǎng)度，s108108圖7 單剪、雙緊固件試件圖(SI)圖注：圖紙標(biāo)注與ANSI Y14.5M-1982一致，并遵循下列條件：以in為單位的所有帶小數(shù)的尺寸的公差如下：.x.xx.xxx0.10.030.003所有角度的公差為：0.5；鋪層方向公差為：相對(duì)于基準(zhǔn)面 -A- 小于0.5；機(jī)械加工邊緣的光潔度不能超過(guò) (符號(hào)與ASA B46.1一致，粗糙度以in為單位)；下面提供

22、的值，適用于繪圖區(qū)所示的所有范圍：材料、鋪層、相對(duì)于 -A- 的鋪層方向、總長(zhǎng)度、孔直徑、沉頭細(xì)節(jié)、試樣厚度、墊板材料、膠粘劑。參 數(shù)試件標(biāo)準(zhǔn)尺寸，in無(wú)支持夾具有支持夾具緊固件直徑，d0.250 +0.000/-0.0010.250 +0.000/-0.001孔直徑，0.250 +0.001/-0.0000.250 +0.001/-0.000厚度范圍，h0.1250.2080.1250.208長(zhǎng)度，L8.258.25寬度，w1.50.031.50.03端距，e0.750.0030.750.003沉頭無(wú)(可選擇)無(wú)(可選擇)墊板長(zhǎng)度，s4.254.25圖8 單剪、雙緊固件試件圖(英制)4.2.

23、1.1 無(wú)支持構(gòu)型(無(wú)支持夾具)試件的兩端直接夾持在試驗(yàn)機(jī)的夾頭中，并施加拉伸載荷。4.2.1.2 支持構(gòu)型(使用支持夾具)試件安裝于通過(guò)螺栓組合在一起的支持夾具中，以對(duì)試件表面進(jìn)行支持，如圖9所示。試件/夾具裝配件夾持在液壓楔形夾頭中，載荷以剪切的形式傳遞給支持夾具，然后再以剪切的形式傳遞到試件上。雖然試件/夾具裝配件既可受拉伸也可受壓縮加載，但支持構(gòu)型主要用于壓縮加載。圖9 方法B支持夾具組合件4.2.2 監(jiān)測(cè)施加的載荷及其伴隨的孔變形?？鬃冃纬钥字睆?用于對(duì)兩個(gè)二等分部分的孔變形進(jìn)行修正的系數(shù)等于2)來(lái)得到有效擠壓應(yīng)變，另外，施加的載荷除以孔的投影面積來(lái)得到有效擠壓應(yīng)力。為了確定更有代

24、表性的失效模式，試件加載直到載荷清楚地達(dá)到最大值，停止試驗(yàn)，以防止大范圍的孔變形掩蓋真實(shí)的失效模式。繪出整個(gè)加載范圍內(nèi)的擠壓應(yīng)力-擠壓應(yīng)變曲線，并記錄失效模式。由試驗(yàn)結(jié)束前承受的最大載荷確定材料的極限擠壓強(qiáng)度。4.2.3 本方法的標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)構(gòu)型不允許對(duì)主要試驗(yàn)參數(shù)做任何修改。然而，構(gòu)型的下列變化是允許的，但僅在所有變化的試驗(yàn)參數(shù)與結(jié)果一起明確地予以說(shuō)明時(shí)，可以認(rèn)為這些參數(shù)與本試驗(yàn)方法是一致的。參 數(shù)標(biāo) 準(zhǔn)變 化載荷條件單剪否支持夾具無(wú)是，如果說(shuō)明孔數(shù)量11或2沉頭孔非是，如果說(shuō)明墊圈無(wú)是，如果說(shuō)明匹配材料同樣的層壓板任意，如果說(shuō)明配合緊任意，如果說(shuō)明緊固件力矩2.33.4 Nm2030 lbf-

25、in任意，如果說(shuō)明層壓板準(zhǔn)各向同性任意，如果說(shuō)明緊固件直徑6 mm0.250 in任意，如果說(shuō)明端距比3任意，如果說(shuō)明W/D比6任意，如果說(shuō)明D/h比1.22任意，如果說(shuō)明5 意義和用途5.1 制定本試驗(yàn)方法是為了得到用于材料規(guī)范、研究和開(kāi)發(fā)、質(zhì)量保證以及結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和分析的擠壓響應(yīng)數(shù)據(jù)。每種試驗(yàn)方法的標(biāo)準(zhǔn)構(gòu)型是很明確的，主要目的是定量地建立進(jìn)行材料比較和制訂材料規(guī)范用的雙剪和單剪擠壓響應(yīng)數(shù)據(jù)。方法A的單釘雙剪形式特別推薦用于基本的材料評(píng)價(jià)和比較，而方法B的單釘或兩釘連接形式對(duì)評(píng)價(jià)具體的連接構(gòu)型更為有用。試件可以采用無(wú)支持(無(wú)支持夾具)或者有支持的構(gòu)型，無(wú)支持的構(gòu)型計(jì)劃用于拉伸加載，而有支持的構(gòu)型

26、計(jì)劃用于壓縮加載(雖然也允許用于拉伸加載)。這些構(gòu)型廣泛用于建立設(shè)計(jì)許用值數(shù)據(jù)。任何一種方法的改變使試驗(yàn)具有靈活性，并允許對(duì)試驗(yàn)進(jìn)行調(diào)整以適應(yīng)具體的應(yīng)用。但是，如果試驗(yàn)數(shù)據(jù)不是基于同樣的試驗(yàn)參數(shù)而得到的，試驗(yàn)參數(shù)的靈活性將使得數(shù)據(jù)集之間很難進(jìn)行有意義的比較。5.2 影響復(fù)合材料層壓板力學(xué)響應(yīng)、并應(yīng)當(dāng)記錄的一般因素包括：材料、材料制備和鋪貼方法、試件鋪層順序、試件制備、試件狀態(tài)調(diào)節(jié)、試驗(yàn)環(huán)境、試件對(duì)中度和夾持、試驗(yàn)速率、在環(huán)境溫度中的時(shí)間、空隙含量和增強(qiáng)體體積含量。5.3 影響復(fù)合材料層壓板擠壓響應(yīng)、并應(yīng)當(dāng)記錄的特殊因素不僅包括加載方法(方法A和方法B)，而且包括以下因素(對(duì)兩種方法)：端距比、

27、寬度直徑比、直徑厚度比、緊固件擰緊力矩、緊固件或銷(xiāo)釘材料、緊固件或銷(xiāo)釘間隙、沉頭角度和沉頭深度(僅對(duì)于方法B)、墊圈類(lèi)型(如果使用)、匹配材料類(lèi)型、緊固件的數(shù)量、支持夾具類(lèi)型(如果使用)。從本試驗(yàn)方法可以得到試驗(yàn)方向的如下性能： 5.3.1 極限擠壓強(qiáng)度，F(xiàn)bru，5.3.2 弦向擠壓剛度，Ebr5.3.3 偏移擠壓強(qiáng)度，； 5.3.4 擠壓應(yīng)力/擠壓應(yīng)變曲線。6 影響因素6.1 材料和試件制備擠壓響應(yīng)對(duì)于差的制造工藝(包括缺少對(duì)纖維準(zhǔn)直度的控制)、由于不恰當(dāng)?shù)脑嚰庸し椒ㄒ鸬膿p傷(孔的制備尤其關(guān)鍵)和擰緊的緊固件的安裝等因素敏感。盡管目前還沒(méi)有標(biāo)準(zhǔn)方法保證或確定纖維的準(zhǔn)直度，但還是應(yīng)盡可能

28、仔細(xì)地保持相對(duì)于試件坐標(biāo)軸的纖維準(zhǔn)直度。實(shí)踐表明，在0方向添加少量的示蹤紗，并作為預(yù)浸料制造或者壁板制造的一部分，對(duì)于許多材料可以獲得令人滿意的效果。關(guān)于推薦的試件制備方法更多的信息參見(jiàn)指南D 5687/D 5687M。6.2 表面約束已經(jīng)表明，缺少夾具或緊固件限制可能引起的孔面外變形程度會(huì)影響試驗(yàn)結(jié)果。6.3 光潔度已經(jīng)發(fā)現(xiàn)匹配表面的光潔度能顯著地改變?cè)囼?yàn)結(jié)果。6.4 偏心(僅方法B)單剪試驗(yàn)中，加載偏心是由試件兩部分之間載荷作用線的偏移而產(chǎn)生的。這種偏移將產(chǎn)生一個(gè)力矩，力矩將使緊固件旋轉(zhuǎn)(特別在間隙孔試驗(yàn)中)，從而使得沿試件厚度方向的接觸應(yīng)力分布不均勻。偏心對(duì)試驗(yàn)結(jié)果的影響主要取決于孔的間

29、隙度、緊固件端頭的尺寸、配合面積、試件和配合材料之間的摩擦系數(shù)、試件的厚度和剛度、匹配材料的厚度和剛度以及支持夾具的構(gòu)型。因此，從采用支持夾具的試驗(yàn)方法得到的結(jié)果也許不能精確地再現(xiàn)其他結(jié)構(gòu)構(gòu)型的行為。6.5 孔的制備由于充填孔的存在，由這種方法得到的結(jié)果對(duì)于在無(wú)缺口拉伸與壓縮性能試驗(yàn)中所關(guān)心的參數(shù)相對(duì)不敏感。但是，因?yàn)槌涮羁卓刂茝?qiáng)度，因此制孔的一致性且不損傷層壓板對(duì)于有意義的結(jié)果很重要?？字苽鋾r(shí)導(dǎo)致的損傷將影響強(qiáng)度結(jié)果，也降低計(jì)算強(qiáng)度。6.6 緊固件-孔間隙由于孔和緊固件直徑之間的差別而產(chǎn)生的間隙將對(duì)結(jié)果產(chǎn)生影響。間隙推遲了擠壓損傷的起始，因此能改變觀察到的試件行為。緊固件安裝時(shí)不適當(dāng)?shù)拈g隙會(huì)

30、影響試驗(yàn)結(jié)果。沉頭的平齊度(緊固件端頭在沉頭孔中的深度和突起)將影響強(qiáng)度結(jié)果，也可影響觀測(cè)到的失效模式?；谶@些理由，必須精確地測(cè)量和記錄孔和緊固件的直徑。對(duì)于結(jié)構(gòu)的緊固件孔，航宇緊固件-孔間隙通常的公差是+75/-0 m+0.003/-0.000 in。6.7 緊固件擰緊力矩/預(yù)載荷緊固件安裝的預(yù)載荷(夾持壓力)將對(duì)結(jié)果產(chǎn)生影響。承受擠壓載荷時(shí)，緊固件預(yù)載荷的變化使得層壓板的破壞載荷和失效模式都呈現(xiàn)顯著的不同。臨界預(yù)載條件(即高或者低的夾持壓力)的變化依賴于載荷類(lèi)型、層壓板鋪層順序和期望的失效模式。名義試驗(yàn)構(gòu)型采用一個(gè)比較低的緊固件擰緊力矩，以便給出保守的擠壓應(yīng)力結(jié)果。對(duì)于產(chǎn)生擠壓失效模式的

31、試件，高夾持壓力緊固件的試件的擠壓強(qiáng)度幾乎總是比較低夾持壓力時(shí)的高。只有出現(xiàn)與11.5節(jié)相符合的合適的失效模式時(shí)，才給出擠壓強(qiáng)度結(jié)果。6.8 試件幾何形狀試件寬度-孔徑比對(duì)結(jié)果產(chǎn)有影響；除非試驗(yàn)是為了研究該比值的影響或者是出現(xiàn)無(wú)效的(旁路)失效模式，否則，比值應(yīng)當(dāng)保持為6?？讖?厚度比也影響結(jié)果，優(yōu)先采用的比值范圍是1.53.0，除非試驗(yàn)是為了研究該比值的影響。沉頭深度-厚度比也影響結(jié)果，優(yōu)先采用的比值范圍是0.00.7，除非試驗(yàn)是為了研究該比值的影響。試件未夾持部分的長(zhǎng)度與試件寬度之比也影響結(jié)果；這個(gè)比值應(yīng)當(dāng)保持圖示的值，除非試驗(yàn)是為了研究該比值的影響。 6.9 材料正交異性層壓板的正交異性

32、程度強(qiáng)烈地影響失效模式和測(cè)量的擠壓強(qiáng)度。只有出現(xiàn)與11.5節(jié)相符合的合適的和有效的失效模式時(shí)，才給出擠壓強(qiáng)度結(jié)果。6.10 厚度效應(yīng)厚的復(fù)合材料結(jié)構(gòu)破壞時(shí)的強(qiáng)度并不一定等于具有同樣層壓板方向的薄結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度(即強(qiáng)度并不總是按比例縮放)，因此，采用這些方法得到的數(shù)據(jù)不能直接轉(zhuǎn)換為等價(jià)的厚結(jié)構(gòu)的性能。6.11 環(huán)境進(jìn)行試驗(yàn)時(shí)的環(huán)境條件會(huì)影響結(jié)果。不同環(huán)境條件下試驗(yàn)的層壓板在擠壓強(qiáng)度和失效模式方面會(huì)有顯著差別。經(jīng)驗(yàn)已經(jīng)表明，對(duì)擠壓失效模式通常濕熱環(huán)境最關(guān)鍵，但必須分別對(duì)每種材料體系、鋪層順序和所試驗(yàn)的力矩狀態(tài)來(lái)評(píng)定它們的關(guān)鍵環(huán)境條件。6.12 載荷形式方法B的結(jié)果受施加到試件夾具/裝配件上的載荷形式(

33、拉伸與壓縮)的影響。通常所顯示的初始擠壓應(yīng)力/應(yīng)變行為和損傷模式與載荷形式無(wú)關(guān)，因?yàn)槠漤憫?yīng)受孔附近狀態(tài)控制。但由于每種載荷形式下孔附近的幾何狀態(tài)不同，它們?cè)诶旌蛪嚎s載荷下的最大擠壓應(yīng)力和最終失效模式也會(huì)不同。例如，受拉試件會(huì)顯示剪豁或撕脫失效模式，而受壓連接就不出現(xiàn)這些模式。在壓縮加載時(shí)，試件和支持板間的摩擦可能對(duì)載荷-位移響應(yīng)有顯著影響，因此損傷和破壞就不明顯。6.13 其他試驗(yàn)方法E 238和D 953包含了對(duì)影響擠壓試驗(yàn)的其他變量的更詳細(xì)的討論。7 設(shè)備7.1 千分尺采用公稱直徑為45 mm 0.160.20 in的千分尺，其球形面放在不規(guī)則表面一側(cè)，例如層壓板真空袋一側(cè)表面，平的基準(zhǔn)

34、面放在機(jī)械加工平面或很光滑的模具一側(cè)表面。儀器的精度應(yīng)滿足其最小讀數(shù)在試件寬度和厚度尺寸的1%以內(nèi)。對(duì)于一般的試件幾何尺寸，精度為2.5 m0.0001 in的儀器便能滿足對(duì)試件厚度的測(cè)量；精度為25 m0.001 in的儀器便能滿足對(duì)試件寬度的測(cè)量。7.2 加載緊固件或銷(xiāo)釘緊固件(或銷(xiāo)釘)類(lèi)型應(yīng)作為初始試驗(yàn)參數(shù)予以規(guī)定并記錄。安裝力矩(如果使用)也應(yīng)作為初始試驗(yàn)參數(shù)予以規(guī)定并記錄。對(duì)于具鎖緊特性的緊固件，擰緊力矩值可以是測(cè)量值，也可以是一個(gè)特定的力矩值。如果使用墊圈，則應(yīng)將墊圈類(lèi)型、數(shù)量和位置作為初始試驗(yàn)參數(shù)予以規(guī)定并記錄。因?yàn)閷?duì)于給定的擰緊力矩，螺紋磨損可能引起厚度方向上的夾持有差別，不推

35、薦重復(fù)使用緊固件。7.3 夾具7.3.1 方法A應(yīng)當(dāng)采用類(lèi)似于圖3和圖4的雙剪夾板方式，通過(guò)對(duì)緊固件或銷(xiāo)釘加載將載荷施加到試件上。對(duì)于有擰緊力矩的試驗(yàn)，夾板應(yīng)允許有擰緊力矩的緊固件將橫向壓縮載荷施加到試件孔的四周。夾具應(yīng)允許安裝一個(gè)擠壓應(yīng)變指示計(jì)，以監(jiān)控在從緊固件或銷(xiāo)釘?shù)闹行木€到試件端頭的長(zhǎng)度上相對(duì)于夾具的孔的變形量，如圖10所示。 7.3.2 方法B應(yīng)當(dāng)采用匹配的單剪連接板(一般與試件一樣)方式，通過(guò)對(duì)緊固件或銷(xiāo)釘加載將載荷施加到試件上。匹配材料、厚度、端距、長(zhǎng)度和孔的間隙應(yīng)作為試驗(yàn)參數(shù)的一部分予以規(guī)定。載荷作用線應(yīng)通過(guò)試件墊板進(jìn)行調(diào)節(jié)，使其與試件和連接之間的界面一致且平行。如果匹配的連接板

36、由于試驗(yàn)而發(fā)生永久變形，則在每次試驗(yàn)后應(yīng)當(dāng)按照需要進(jìn)行更換。匹配的連接板和支持夾具(如果使用)將允許安裝擠壓應(yīng)變指示計(jì)，以測(cè)量相對(duì)于匹配連接板所需要的孔的變形量，如圖10所示。(b)安裝于單剪、單緊固件構(gòu)型試件的邊緣的擠壓應(yīng)變傳感器 (a)表明傳感器標(biāo)距長(zhǎng)度的側(cè)視圖 圖10 傳感器標(biāo)距長(zhǎng)度與位置7.4 支持夾具(僅方法B)如果施加壓縮載荷 則應(yīng)使用支持夾具來(lái)使試件不失穩(wěn)。夾具為一種表面支持夾具，如圖9所示。夾具由兩個(gè)短夾板/長(zhǎng)夾板組裝件、兩個(gè)支撐板和不銹鋼墊片組成，使用不銹鋼墊片是為了在支撐板和長(zhǎng)夾板之間保持名義上為零(0.000.12 mm0.0000.005 in公差)的間隙。如果間隙不能

37、滿足其最小要求，則應(yīng)在支撐板和短夾板之間的接觸區(qū)域用不銹鋼墊片填塞。如果間隙太大，則在支撐板和長(zhǎng)夾板之間加墊片，并用膠帶將墊片固定在支撐板上，圖11給出了墊片的要求。應(yīng)該檢查夾具與工程圖紙的符合性，每一對(duì)短夾板/長(zhǎng)夾板組合件應(yīng)成套進(jìn)行配鉆，如圖12和圖13所示。支撐板的螺紋是可選的。單緊固件和多緊固件構(gòu)型的標(biāo)準(zhǔn)試件為36 mm 340 mm(1.5 in 13.5 in)，以便對(duì)兩種構(gòu)型用相同的支持夾具進(jìn)行試驗(yàn)。夾具兩端通過(guò)液壓夾緊，通過(guò)夾具的摩擦以剪切形式將載荷傳遞到試件上。夾具兩個(gè)表面的缺口是為了安裝熱電偶、緊固件以及表面安裝的引伸計(jì)，長(zhǎng)夾板的寬度小于試件的寬度，其目的是在委托機(jī)構(gòu)要求時(shí)可

38、以在側(cè)邊安裝引伸計(jì)。長(zhǎng)夾板和短夾板沿試件夾持區(qū)域拐角處均有底部溝槽，使得試件不需要倒角，從而避免由于圓角引起的損傷。夾具和試件工作段之間允許有小的間隙，以便把夾具段破壞的可能性和摩擦效應(yīng)降低到最小。夾具不允許試件端部承受載荷。7.4.1 支持夾具零件圖1421給出了用于支持夾具制造的零件圖。圖22和23示出了可選的帶螺紋的夾持板，可以用來(lái)代替圖20和21的夾持板和圖9要求的螺母。滿足本節(jié)要求的其他夾具也可使用。使用這套圖紙時(shí)應(yīng)注意下列幾點(diǎn)：7.4.1.1 除非另有規(guī)定，否則機(jī)械加工表面光潔度為3.2125。 7.4.1.2 去掉所有毛邊。7.4.1.3 夾持試件區(qū)域用高速氧燃料(HVOF)、電

39、火花沉積(ESD)、或者其他等效的工藝進(jìn)行熱噴涂處理。7.4.1.4 室溫試驗(yàn)可用低碳鋼制造夾具。對(duì)于非室溫環(huán)境試驗(yàn)，推薦的夾具材料是不經(jīng)熱處理的鐵素體不銹鋼或者淀積硬化不銹鋼(用于改進(jìn)耐久性的熱處理是可以接受的，但不要求)。注2經(jīng)驗(yàn)表明夾具在使用過(guò)程中可能出現(xiàn)損傷，因此對(duì)夾具的尺寸和公差進(jìn)行周期性的檢查是很重要的。 7.5 試驗(yàn)機(jī)試驗(yàn)機(jī)應(yīng)當(dāng)符合規(guī)程 E 4，且滿足以下要求：7.5.1 試驗(yàn)機(jī)構(gòu)型試驗(yàn)機(jī)應(yīng)具有一個(gè)固定的加載頭和一個(gè)可移動(dòng)的加載頭。對(duì)于使用支持夾具的方法B應(yīng)采用短的加載裝置和剛性固支的液壓夾頭。7.5.2 傳動(dòng)機(jī)構(gòu)試驗(yàn)機(jī)的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)應(yīng)當(dāng)能夠使移動(dòng)加載頭相對(duì)于固定加載頭具有一個(gè)可控制

40、的速度。移動(dòng)加載頭的速度能夠按照11.4節(jié)的規(guī)定可調(diào)。7.5.3 載荷指示器試驗(yàn)機(jī)的載荷傳感裝置應(yīng)能指示試件承受的總載荷。該裝置在規(guī)定的試驗(yàn)速率下應(yīng)無(wú)慣性滯后，且在所需載荷量程范圍內(nèi)給出的載荷精度應(yīng)在顯示值的1%以內(nèi)。7.5.4 夾頭試驗(yàn)機(jī)的每個(gè)夾頭應(yīng)當(dāng)能夠夾持試驗(yàn)組合件的一端，以使作用到試件的載荷方向與試件的縱軸一致。楔形夾頭可以施加足夠的側(cè)向壓力，以防止夾頭表面和試件或支持夾具之間產(chǎn)生滑移。7.6 擠壓應(yīng)變指示器采用擠壓應(yīng)變指示計(jì)在試件相對(duì)應(yīng)的兩側(cè)同時(shí)測(cè)量孔的縱向變形,以獲得擠壓應(yīng)變數(shù)據(jù)，如圖10所示(其平均值用于對(duì)面內(nèi)連接旋轉(zhuǎn)進(jìn)行修正)。擠壓應(yīng)變指示器的傳感計(jì)可以提供獨(dú)立的信號(hào)然后再平均

41、，或者提供平均的電信號(hào)。指示器由兩個(gè)匹配的應(yīng)變計(jì)引伸計(jì)或位移傳感器組成，如LVDT或者DCDT。擠壓應(yīng)變指示器與試件的連接不應(yīng)引起試件表面損傷。傳感器至少應(yīng)該滿足規(guī)程E 83中B-2類(lèi)關(guān)于擠壓應(yīng)變/位移量程范圍的要求，并且應(yīng)當(dāng)按照規(guī)程E 83在整個(gè)范圍內(nèi)進(jìn)行標(biāo)定。在規(guī)定的試驗(yàn)速率下，傳感器應(yīng)無(wú)慣性滯后。注3需要在試件相對(duì)的兩個(gè)表面安裝兩個(gè)配套的引伸計(jì)，以便定量和修正面外連接旋轉(zhuǎn)，這對(duì)于單剪加載構(gòu)型是主要關(guān)心的變量。7.6.1 扭力扳手如果采用受力矩的緊固件，用于擰緊接頭緊固件的扭力扳手應(yīng)能夠確定施加的力矩在給定值的10%以內(nèi)。7.7 調(diào)節(jié)箱在非實(shí)驗(yàn)室環(huán)境下浸潤(rùn)材料時(shí)，要求使用溫度/蒸汽水平可控

42、的環(huán)境調(diào)節(jié)箱，并能將溫度保持在所要求溫度的35以內(nèi)，濕度保持在所要求濕度的3%以內(nèi)。調(diào)節(jié)箱的環(huán)境條件應(yīng)能定期連續(xù)自動(dòng)或手動(dòng)控制。7.8 環(huán)境試驗(yàn)箱對(duì)于不同于大氣環(huán)境的實(shí)驗(yàn)室條件的試驗(yàn)環(huán)境，要求采用環(huán)境試驗(yàn)箱。環(huán)境箱能使試件的工作段在力學(xué)試驗(yàn)期間保持在要求的試驗(yàn)環(huán)境中。8 取樣和試件8.1 取樣對(duì)每種試驗(yàn)情況至少應(yīng)進(jìn)行5個(gè)試件的試驗(yàn)，除非利用較少的試件可以得到有效的結(jié)果，如設(shè)計(jì)試驗(yàn)的情況。為了得到具有統(tǒng)計(jì)意義的數(shù)據(jù)，應(yīng)參考操作規(guī)程E 122中所述的方法，并報(bào)告取樣方法。注4如果試件要經(jīng)過(guò)環(huán)境調(diào)節(jié)達(dá)到平衡，且無(wú)法通過(guò)稱量試件本身的重量來(lái)正確測(cè)量試件的重量變化(例如有加強(qiáng)片的試件)，這時(shí)，可采用具有

43、相同名義厚度和適當(dāng)尺寸的伴隨件(無(wú)加強(qiáng)片)來(lái)確定需調(diào)節(jié)的試件何時(shí)達(dá)到平衡。8.2 幾何形狀8.2.1 鋪層順序標(biāo)準(zhǔn)層壓板應(yīng)當(dāng)具有多個(gè)纖維取向(至少有2個(gè)方向的纖維)，且具有對(duì)稱均衡的鋪層順序。名義厚度應(yīng)盡可能接近4 mm0.160 in，允許的范圍為35 mm0.1250.200 in。含有緞紋組織的織物層壓板應(yīng)當(dāng)具有對(duì)稱的經(jīng)紗表面，除非另有規(guī)定并應(yīng)在報(bào)告中注明。注5通常應(yīng)選擇45/0/-45/90ns預(yù)浸帶層壓板或45i/0jms織物層壓板，且在四個(gè)主要方向上，每個(gè)方向纖維的單層至少為5%。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)這種層壓板設(shè)計(jì)最有可能呈現(xiàn)可接受的失效模式。8.2.2 構(gòu)型8.2.2.1 方法A方法A試件的

44、幾何形狀如圖1和圖2所示。8.2.2.2 方法B方法B中單釘連接試件的幾何形狀如圖5和圖6所示，雙釘連接試件的幾何形狀如圖7和圖8所示。注意圖中所示的沉頭是可選擇的。對(duì)于雙釘構(gòu)型，每半個(gè)試件的長(zhǎng)度應(yīng)增加所需的長(zhǎng)度，第二個(gè)孔與第一個(gè)孔成一直線，如圖7和圖8所示。如果雙釘試件采用沉頭緊固件，試件的每一側(cè)均應(yīng)布置一個(gè)沉頭，如圖所示。注意，如果單釘和雙釘試件構(gòu)型均采用支持夾具，則必須調(diào)整每半個(gè)試件和墊板的長(zhǎng)度，如圖58所示，以便在加載時(shí)與夾具相適應(yīng)。注6當(dāng)雙釘試件采用沉頭釘時(shí)，為了在2釘之間提供精確的50:50的載荷分配，沉頭孔必須分別布置在試件相對(duì)的兩個(gè)表面。這種構(gòu)型可能會(huì)在第一個(gè)緊固件處(最靠近夾

45、頭)產(chǎn)生的凈截面失效模式，而不是純擠壓失效模式。由于本試驗(yàn)方法的范圍僅限于擠壓響應(yīng)，因此，應(yīng)在報(bào)告中清楚地注明在第一個(gè)緊固件處發(fā)生凈截面失效模式，并且聲明擠壓試驗(yàn)值是無(wú)效的。如果需要其他構(gòu)型，例如為更真實(shí)代表實(shí)際結(jié)構(gòu)連接，將沉頭孔布置在試件的同一表面的構(gòu)型，則應(yīng)在試驗(yàn)報(bào)告中清楚地注明其差別。8.2.3 墊板材料對(duì)于無(wú)支持的單剪試驗(yàn)構(gòu)型，推薦采用連續(xù)E玻璃纖維增強(qiáng)的聚合物基材料(機(jī)織或非機(jī)織)0/90ns層壓板構(gòu)型。墊板材料通常與載荷方向成45角，以提供較軟的界面。對(duì)于有支持的單剪試驗(yàn)，墊板材料推薦采用與試件相同的材料制成。因?yàn)檫@可以保證墊板與被試驗(yàn)的層壓板具有相同的厚度，這對(duì)于有支持的單剪試驗(yàn)

46、構(gòu)型是非常重要的。8.2.4膠粘劑將墊板與所試驗(yàn)材料粘接時(shí)，可采用任何滿足環(huán)境要求的高伸長(zhǎng)率的(韌性的)膠粘劑，最希望得到具有最小厚度的均勻膠層，以減少裝配中不希望有的應(yīng)力。當(dāng)采用支持夾具時(shí)，不需要將墊板粘接到試件上。8.3 試件制備指南D 5687/D 5687M提供了試件制備的推薦方法，在實(shí)際操作時(shí)應(yīng)遵循下列條件。8.3.1 壁板制造纖維直線度的控制是非常重要的，纖維直線度差會(huì)降低所測(cè)量的性能，壁板必須平坦且有均勻的厚度，以保證均勻加載。不規(guī)則的纖維排列也會(huì)增大變異系數(shù)。報(bào)告中應(yīng)給出壁板的制造方法。8.3.2 機(jī)械加工方法對(duì)于這種試件，試件的制備是非常重要的。從板上切割試件時(shí)，應(yīng)注意避免由

47、于不正確的機(jī)械加工方法而產(chǎn)生切口、溝槽、粗糙或不平的表面、或分層。要通過(guò)水潤(rùn)滑的精確切割、碾磨或磨削，得到試件的最終尺寸。對(duì)于很多材料體系，使用金剛砂刀具是非常有效的。試件邊緣的平直度和平行度應(yīng)在規(guī)定的公差范圍內(nèi)。應(yīng)當(dāng)欠尺寸鉆孔，然后鉸孔至最終尺寸。試件制孔時(shí)應(yīng)特別謹(jǐn)慎，以保證不會(huì)導(dǎo)致孔周?chē)牟牧铣霈F(xiàn)分層或其他損傷。圖1和圖2以及圖58中注明了機(jī)械加工公差和表面光潔度的要求。記錄和報(bào)告試件切割和孔的制備方法。8.3.3 標(biāo)記為了便于區(qū)分試件，且能追溯到原材料，應(yīng)對(duì)試件作標(biāo)記，標(biāo)記的方式應(yīng)既不受試驗(yàn)的影響，又不影響試驗(yàn)。9 標(biāo)定9.1 所有測(cè)量設(shè)備的精度應(yīng)有經(jīng)證實(shí)合格的標(biāo)定，并在有效使用期內(nèi)。1

48、0 狀態(tài)調(diào)節(jié)10.1 標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)調(diào)節(jié)方法除非作為該實(shí)驗(yàn)的一部分規(guī)定了不同的環(huán)境條件，否則應(yīng)按試驗(yàn)方法D 5229/D 5229M中的方法C對(duì)試件進(jìn)行狀態(tài)調(diào)節(jié)，并在標(biāo)準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)室大氣環(huán)境(233C735F和5010%相對(duì)濕度)中儲(chǔ)存和試驗(yàn)。11 試驗(yàn)步驟11.1 試驗(yàn)前規(guī)定的參數(shù)11.1.1 試件取樣方法、試件類(lèi)型和幾何形狀、緊固件類(lèi)型和材料、沉頭角度和深度(如果使用)、緊固件力矩(如果使用)、墊圈(如果使用)、支持夾具(如果使用)、清潔工藝、狀態(tài)調(diào)節(jié)的伴隨件(如果使用)。11.1.2 擠壓性能、偏移擠壓應(yīng)變值和要求的數(shù)據(jù)記錄格式。注7除非另有規(guī)定，應(yīng)采用2%的偏移擠壓應(yīng)變。注8為了正確地選擇儀器和數(shù)

49、據(jù)記錄設(shè)備，在試驗(yàn)之前應(yīng)確定具體材料的性能、精度和數(shù)據(jù)記錄要求。預(yù)計(jì)施加的擠壓應(yīng)力和擠壓應(yīng)變水平，有助于選擇傳感器、標(biāo)定設(shè)備的和確定設(shè)備安裝。11.1.3 環(huán)境調(diào)節(jié)試驗(yàn)參數(shù)。11.1.4 如果進(jìn)行的話，引伸計(jì)的要求和有關(guān)的計(jì)算。11.1.5 如果進(jìn)行的話，用于確定密度和增強(qiáng)體體積含量的取樣方法、試件的幾何形狀和試驗(yàn)參數(shù)。11.2 一般說(shuō)明11.2.1 報(bào)告與試驗(yàn)方法的任何偏差，無(wú)論是有意還是無(wú)意的。11.2.2 如果報(bào)告了比重、密度、增強(qiáng)體體積或空隙體積，那么必須從進(jìn)行擠壓試驗(yàn)的同一塊壁板上取樣。比重和密度由試驗(yàn)方法D 792得到。由試驗(yàn)方法D 3171的基體溶解方法，或者，對(duì)于特定的增強(qiáng)材料

50、，例如玻璃和陶瓷，用試驗(yàn)方法D 2584中的基體蒸發(fā)方法，來(lái)計(jì)算組分材料的體積百分比。試驗(yàn)方法D 2734中的空隙含量計(jì)算公式可用于試驗(yàn)方法D 2584和基體溶解方法。11.2.3 要求對(duì)試件進(jìn)行狀態(tài)調(diào)節(jié)。如果試驗(yàn)環(huán)境與調(diào)節(jié)環(huán)境不同，應(yīng)將試件儲(chǔ)存在調(diào)節(jié)環(huán)境中直到試驗(yàn)開(kāi)始。11.2.4 在最終的試件機(jī)械加工和狀態(tài)調(diào)節(jié)后，但在擠壓試驗(yàn)之前，測(cè)量孔附近的試件寬度w和試件厚度h，并測(cè)量孔徑D，從孔邊緣到試件最近一側(cè)的距離f，從孔邊緣到試件端部的距離g。測(cè)量擠壓接觸面處的緊固件或銷(xiāo)釘?shù)闹睆絛，沉頭深度dcsk(如果合適)和沉頭的平齊度dft(如果合適)。除非本試驗(yàn)方法另有規(guī)定，否則，所有測(cè)量值的精度應(yīng)在

51、相應(yīng)尺寸的1%以內(nèi)。以mmin為單位記錄尺寸，結(jié)果保留三位有效數(shù)字。11.2.5 清潔清潔試件孔、夾持區(qū)周?chē)途o固件或銷(xiāo)釘?shù)尼敆U。如果緊固件的螺紋需要潤(rùn)滑，則將潤(rùn)滑劑施加到螺母的螺紋上，而不是緊固件的螺紋上，特別要注意，在裝配和擰緊螺栓時(shí)不要讓任何潤(rùn)滑劑流到釘桿、試件孔或者夾持區(qū)。如果需要的話，記錄和報(bào)告清潔方法和使用的潤(rùn)滑劑。 11.2.6 試件裝配通過(guò)緊固件或銷(xiāo)釘(和墊圈，如果使用)，將試件和與試驗(yàn)方法相匹配的連接板或與雙剪夾具裝配在一起。11.3 緊固件的擰緊如果使用帶力矩的緊固件，則采用一個(gè)經(jīng)過(guò)標(biāo)定的扭力扳手將緊固件擰緊到所需的值。記錄和報(bào)告實(shí)際的力矩值。注9注意使擰緊后的連接件不松動(dòng)

52、。擰緊后和安裝到試驗(yàn)機(jī)前以及安裝過(guò)程中，連接件的旋轉(zhuǎn)都可能使初始力矩得到松弛，因此，在試件安裝到試驗(yàn)機(jī)之后，需要最終擰緊緊固件。11.4 試驗(yàn)方法11.4.1 試驗(yàn)速度設(shè)定的試驗(yàn)速度要使得試件在110 min內(nèi)破壞。如果不能合理地估算材料的極限擠壓應(yīng)變，則最初的試驗(yàn)應(yīng)以標(biāo)準(zhǔn)速度進(jìn)行，直到獲得材料的極限應(yīng)變和系統(tǒng)的柔度，從而可以調(diào)節(jié)試驗(yàn)速度。建議的標(biāo)準(zhǔn)速度為：11.4.1.1 擠壓應(yīng)變控制的試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)擠壓應(yīng)變率為0.01/min。11.4.1.2 恒定夾頭速度試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)夾頭位移速率為2 mm/min0.05 mm/min。11.4.2 試驗(yàn)環(huán)境如果可能，在與狀態(tài)調(diào)節(jié)的液體曝露水平相同的情況下進(jìn)行試驗(yàn)

53、。然而，有許多實(shí)例，如對(duì)一個(gè)吸濕的試件進(jìn)行高溫試驗(yàn)，對(duì)普通試驗(yàn)機(jī)環(huán)境箱的能力提出了不切實(shí)際的要求。這種情況下，就可能需要對(duì)力學(xué)試驗(yàn)環(huán)境進(jìn)行修正，如在無(wú)液體曝露控制的高溫下進(jìn)行試驗(yàn)，但從調(diào)節(jié)箱內(nèi)取出到試件破壞要有一個(gè)規(guī)定的時(shí)間限制。應(yīng)記錄對(duì)試驗(yàn)環(huán)境的任何修正。11.4.3 試件安裝11.4.3.1 方法A和B(無(wú)支持夾具)將試件放入試驗(yàn)機(jī)內(nèi)，按要求連接加載界面或擰緊夾頭。11.4.3.2 方法B(帶支持夾具)將試件安裝于支持夾具中，使試件機(jī)械加工的兩端與夾具兩端平齊，從而使得試件孔/緊固件與夾具的槽口對(duì)中。夾具安裝時(shí)，擰緊4個(gè)螺栓，剛好使試件的位置保持不動(dòng)。11.4.4.2 擰緊夾頭，記錄對(duì)液壓

54、夾頭施加的壓力。楔形夾頭的鉗形夾塊的兩端在插入后是相互平齊的，以避免產(chǎn)生彎矩，而導(dǎo)致試件的提前破壞。11.4.4.3 對(duì)液壓夾頭施加壓力后，再一次擰緊4個(gè)螺栓到7 N-m60 in.-lbf。11.4.4.4使用測(cè)隙規(guī)檢查支撐板和支持夾具長(zhǎng)夾板之間的間隙，按照?qǐng)D11的要求加墊片。11.4.4.5使用測(cè)隙規(guī)檢查試件工作段和支持夾具長(zhǎng)夾板之間的間隙是否為0.050.05 mm0.0020.002 in(見(jiàn)圖24)。如果間隙超出該公差范圍，說(shuō)明裝配不合適、試件超差，或者夾具受損，或者兼而有之。11.4.5 完成擠壓應(yīng)變指示計(jì)的安裝如圖10所示，將擠壓應(yīng)變指示計(jì)連接到試件的兩端頭，提供跨過(guò)試件端部受載

55、孔的平均位移。記錄儀連接到指示計(jì)，卸去殘留的任何預(yù)載，指示計(jì)調(diào)零。對(duì)于方法B的雙緊固件試件，指示計(jì)的一端應(yīng)安裝于兩個(gè)緊固件之間的試件上，另一端安裝于匹配試件的端頭。11.4.6 加載按規(guī)定的速率將載荷施加到試件上，同時(shí)記錄數(shù)據(jù)。對(duì)試件加載，直到達(dá)到最大載荷，并且載荷從最大載荷下降30%為止。除非特別要求試件斷裂，否則，應(yīng)停止試驗(yàn)，以防止因孔的大范圍變形而掩蓋真實(shí)的失效模式，其目的是提供更具代表性的失效模式和防止支持夾具(如果使用)的損壞。在壓縮加載時(shí)，可能出現(xiàn)變形過(guò)大的情況，使得最大載荷會(huì)不明顯，也不會(huì)出現(xiàn)斷成兩段的情況。當(dāng)夾頭位移達(dá)到最大值4.5 mm0.18 in.(名義端頭間距的90%)

56、時(shí)，應(yīng)特別注意保證支持板不會(huì)由于停止壓縮加載而接觸上，以避免支持夾具受損。11.4.7 數(shù)據(jù)記錄連續(xù)或者按規(guī)定間隔記錄載荷-擠壓應(yīng)變(或孔的位移)曲線。如果出現(xiàn)過(guò)渡區(qū)域或?qū)拥某跏计茐?，則記錄該點(diǎn)的載荷、擠壓應(yīng)變和損傷模式。如果試件破壞，記錄最大載荷、破壞載荷以及盡可能接近斷裂瞬間的擠壓應(yīng)變(或孔的位移)。注10其他有助于解釋試驗(yàn)異常和夾持或試件打滑問(wèn)題有價(jià)值的數(shù)據(jù)包括載荷-夾頭位移數(shù)據(jù)和載荷-時(shí)間數(shù)據(jù)。注11如圖10所示，儀器安裝在試件相對(duì)的兩側(cè)時(shí)，兩個(gè)擠壓應(yīng)變讀數(shù)之間擠壓應(yīng)力/擠壓應(yīng)變或載荷/擠壓應(yīng)變斜率的差別，說(shuō)明試件存在面內(nèi)(寬度方向)的旋轉(zhuǎn)。11.5 失效模式記錄試件的失效模式和位置。

57、應(yīng)注意到本試驗(yàn)的目的是確定擠壓響應(yīng)，對(duì)發(fā)生旁路失效模式的試件進(jìn)行評(píng)估不屬于本試驗(yàn)方法的范圍。不應(yīng)記錄呈現(xiàn)橫向(凈拉伸)或劈裂失效模式試件的擠壓應(yīng)力結(jié)果。如果可能的話，失效描述采用圖25所示的標(biāo)準(zhǔn)的三段式失效代碼。用多重失效代碼M和其后括號(hào)內(nèi)每個(gè)相應(yīng)的失效形式代碼來(lái)描述多重失效模式。例如，對(duì)于同時(shí)出現(xiàn)局部擠壓和劈裂失效模式的45i/0j/-45i/90kms預(yù)浸帶層壓板，可以用M(BC)1I來(lái)表示其失效模式。 注12試驗(yàn)件試驗(yàn)后的最終物理狀態(tài)取決于試驗(yàn)方法是否在達(dá)到最大載荷后及時(shí)停止。如果試驗(yàn)沒(méi)有及時(shí)停止，試驗(yàn)機(jī)將使試件繼續(xù)變形，并且產(chǎn)生二次破壞而掩蓋了主要的失效模式，從而很難確定主要的失效模式

58、。在某些情況下，必須測(cè)量分析擠壓應(yīng)力/擠壓應(yīng)變曲線以確定主要的失效模式；在其他情況下可能不需要確定失效模式。12 有效性12.1 對(duì)于在某些明顯缺陷部位發(fā)生破壞的試件，除非該缺陷是一個(gè)待研究的變量，否則，不應(yīng)計(jì)算其極限性能值。對(duì)于不能計(jì)算其極限性能值的試件，要重新進(jìn)行試驗(yàn)。 12.2 如果樣本母體中出現(xiàn)了任何遠(yuǎn)離緊固件孔處的破壞，則應(yīng)重新檢查材料的載荷引入方法?？紤]的因素包括試件對(duì)中度、夾具對(duì)中度(如果使用)、夾持壓力、夾頭對(duì)中度、夾具兩部分的分離(如果使用)、試件厚度的斜度以及試件端頭機(jī)械加工的不平坦。13 計(jì)算注13本試驗(yàn)方法對(duì)結(jié)果的表達(dá)和計(jì)算基于將總的接頭載荷和總的接頭位移歸一化到單孔響

59、應(yīng)。對(duì)雙剪試驗(yàn)，無(wú)需調(diào)整載荷或位移。但是，對(duì)于單剪試驗(yàn)(假設(shè)像半個(gè)試件，或是單釘或雙釘)，總的接頭位移大約為給定孔的伸長(zhǎng)量的兩倍。而對(duì)于雙緊固件試驗(yàn)，孔的載荷是總載荷的1/2。這就是下列方程采用的載荷系數(shù)k和位移系數(shù)K的來(lái)源。13.1 寬度-直徑比用測(cè)量值按照式(1)計(jì)算實(shí)際的寬度-直徑比，記錄結(jié)果取三位有效數(shù)字。(1)式中：w 橫跨孔的試件寬度，mminD 孔直徑，mmin13.2 端距比用測(cè)量值按照式(2)計(jì)算實(shí)際的試件端距比，記錄結(jié)果取三位有效數(shù)字。(2)式中：e/D 實(shí)際的端距比g從孔邊到試件端頭的距離13.3 擠壓應(yīng)力/強(qiáng)度按照式(3)確定每個(gè)要求的數(shù)據(jù)點(diǎn)的擠壓應(yīng)力，用式(4)計(jì)算極

60、限擠壓強(qiáng)度。記錄結(jié)果取三位有效數(shù)字。(3)(4)式中：Fbru極限擠壓強(qiáng)度，MPa psiPmax破壞前的最大載荷，N ibf第i個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)的擠壓應(yīng)力，MPa psiPi第i個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)的載荷，N ibfh試件厚度，mm ink每個(gè)孔的載荷系數(shù)：?jiǎn)尉o固件或銷(xiāo)釘試驗(yàn)取1.0，雙緊固件試驗(yàn)取2.013.4 擠壓應(yīng)變用式(5)對(duì)記錄的每個(gè)位移值確定平均擠壓應(yīng)變，記錄結(jié)果取三位有效數(shù)字。(5)式中：擠壓應(yīng)變，1i1# 引伸計(jì)在第i個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)的位移，mm in2i2# 引伸計(jì)在第i個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)的位移，mm inrrK雙剪試驗(yàn)取1.0，單剪試驗(yàn)取2.0注14如果相匹配的半個(gè)試件的擠壓剛度差別明顯，那么，單剪試驗(yàn)的系數(shù)