纖維增強(qiáng)塑料復(fù)合材料III型層間斷裂韌性的測(cè)定 編制說(shuō)明

1二、國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)編制意義、編制原則和確定國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)制定的主要內(nèi)容5 七、與現(xiàn)行相關(guān)法律、法規(guī)、規(guī)章及相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，特別是強(qiáng)制性標(biāo)準(zhǔn) 17 18十、貫徹標(biāo)準(zhǔn)的要求和措施建議（包括組織措施、技術(shù)措施、過(guò)渡 18 1本文件是根據(jù)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)化管理委員會(huì)國(guó)標(biāo)委發(fā)【2023】58號(hào)《國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)化管理委員會(huì)關(guān)于下達(dá)2023年第三批推薦性國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)計(jì)劃及相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)外文版計(jì)劃性的測(cè)定》國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)計(jì)劃項(xiàng)目啟動(dòng)會(huì)在河北工業(yè)大學(xué)國(guó)家大學(xué)科技園成功舉辦。2究院調(diào)研，深入了解復(fù)合材料結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)對(duì)層合板據(jù)的具體需求。經(jīng)過(guò)此次調(diào)研，我們意識(shí)到復(fù)合材料結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)對(duì)層合板I型-III扇葉片、直升機(jī)旋翼）的出現(xiàn)，實(shí)際結(jié)構(gòu)中III型分層現(xiàn)象越來(lái)越多，而目前缺以及I型-III型混合型分層擴(kuò)展表征、評(píng)價(jià)和預(yù)測(cè)方法材料結(jié)構(gòu)在復(fù)雜載荷下高精度數(shù)值仿真分析和3司取回該批次試件，并對(duì)愛(ài)思達(dá)公司生產(chǎn)的該批次試件采用超聲C掃的方式進(jìn)4有關(guān)規(guī)定，形成了《纖維增強(qiáng)聚合物基復(fù)合材料層板I-III混合型層間斷裂韌性5表1標(biāo)準(zhǔn)工作組分工及承擔(dān)的工作分工具體工作職責(zé)及工作內(nèi)容承擔(dān)單位牽頭統(tǒng)籌安排標(biāo)準(zhǔn)制定工作河北工業(yè)大學(xué)標(biāo)準(zhǔn)編寫(xiě)標(biāo)準(zhǔn)文本、編制說(shuō)明等附件材料河北工業(yè)大學(xué)、重慶大學(xué)試驗(yàn)數(shù)據(jù)的收集河北工業(yè)大學(xué)重慶大學(xué)北京航空航天大學(xué)調(diào)研報(bào)告河北工業(yè)大學(xué)試驗(yàn)件制備I-III混合型試驗(yàn)件的制備天津愛(ài)思達(dá)新材料科技有限公司中國(guó)科學(xué)院寧波材料技術(shù)與工程研究所試驗(yàn)驗(yàn)證試驗(yàn)驗(yàn)證及數(shù)據(jù)分析重慶大學(xué)河北工業(yè)大學(xué)北京航空航天大學(xué)表2起草人分工及所做工作人員任務(wù)分工趙麗濱、龔愉、高原、劉豐睿、王雅娜、張海雁、唐占文、劉千、楊勝春、宋貴斌、賈若迪負(fù)責(zé)標(biāo)準(zhǔn)及編制說(shuō)明、意見(jiàn)匯總處理表及驗(yàn)證報(bào)告等的編寫(xiě)、試驗(yàn)方案確定及組織協(xié)調(diào)趙麗濱、龔愉、高原、王雅娜協(xié)調(diào)參編單位的組織協(xié)調(diào)，技術(shù)指導(dǎo)劉千、韓宇、丁常方試驗(yàn)件的加工、制備李兆斌、高玉婷、楊年歡、鄒羅歡、田頂力、田立恒、唐偉、戴尚秋、王云龍、張任、賈若迪驗(yàn)證試驗(yàn)張海雁、楊勝春、趙麗濱、龔愉、高原、賈若迪標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)內(nèi)容研討，提出修改建議6間斷裂韌性值（G1C）最低而最危險(xiǎn)，II型分層與決定復(fù)的沖擊后壓縮性能密切相關(guān)，III型則往往與結(jié)構(gòu)受到扭轉(zhuǎn)載荷的工況相關(guān)。在合材料I型-III型混合層間斷裂韌性的測(cè)試方法，設(shè)行設(shè)計(jì)、分析時(shí)往往僅考慮I型和II型分層而忽視III型分層的存在。但是，隨7為制約復(fù)雜復(fù)合材料結(jié)構(gòu)在復(fù)雜載荷下高精度數(shù)值仿真分析和設(shè)計(jì)的一個(gè)瓶頸問(wèn)題。為此，亟需制定復(fù)合材料層板I型-III型混合層間斷裂韌性以便對(duì)I型-III型混合層間斷裂韌性進(jìn)行準(zhǔn)確表征與評(píng)價(jià)，目前國(guó)內(nèi)外制定了一系列復(fù)合材料層間斷裂韌性的方法，例如ASTM制定了復(fù)合材料層板I型、II型和I型-II型混合層間斷裂韌性的試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)，分別是GB/T39484-2020等。濕熱下復(fù)合材料I型層間斷裂韌性的測(cè)試方法HB現(xiàn)有的I型-III型混合層間斷裂韌性的測(cè)試方法主要集中于兩類(lèi)測(cè)試。一類(lèi)是基于現(xiàn)有I型測(cè)試方法和III型撕裂懸臂梁測(cè)試方法（SCB，SplitCantileverBeam）的組合來(lái)實(shí)現(xiàn)I型-III型混合分層。另一類(lèi)是由III型邊緣裂II型分層分量的參與，也無(wú)法解決不可避免的邊緣效應(yīng)，即無(wú)法保證裂紋前沿8除邊緣效應(yīng)，確保分層模式是純III型，并且得到數(shù)值模擬結(jié)果的驗(yàn)證。同時(shí)，韌性的測(cè)試方法，一方面可以滿足工程對(duì)I型-III型混ISO5893橡膠和塑料試驗(yàn)機(jī)拉伸、彎曲和壓縮型（恒速轉(zhuǎn)動(dòng)）技術(shù)指標(biāo)(Rubberandplasticstestequipment(constantrateoftraverse)—Specification)GB/T27797.1纖維增強(qiáng)塑料試驗(yàn)GB/T28891-2012纖維增強(qiáng)塑料復(fù)合材料單向增強(qiáng)塑料I型層間斷裂韌步提升我國(guó)復(fù)合材料I型-III型混合層間斷裂3、符合我國(guó)發(fā)展核心關(guān)鍵復(fù)合材料綜合應(yīng)9環(huán)狀加載區(qū)域內(nèi)圓環(huán)直徑為2b。由于試件粘接層數(shù)不同，推薦試件厚度在3圖1聚四氟乙烯薄膜嵌入示意圖（A圖為圓形試件，B圖為方形試件）表3鋪層設(shè)計(jì)試件編號(hào)材料鋪層界面角層數(shù)M1-40-25-S1碳纖維平衡編織(45/0/0/45/0/45/45/0)//crack//(0/45/45/0/45/0/0/45)0//08+8M1-40-25-S1(圓形)M2-40-25-S1玻璃纖維平衡編織M3-40-25-S6碳纖維單(0/90/45/-45/90/-45/45/0/0/-45/45/90/45/-45/90/0)//crack//(0/90/-45/45/90/45/-45/0/0/45/-45/90/-45/45/90/0)16+16圖2夾具示意圖圖3試樣/夾具組合件的裝配試驗(yàn)件的加載形式為：采用試驗(yàn)機(jī)夾頭對(duì)試樣-夾具的組合件進(jìn)行夾持，如使試件出現(xiàn)I型-III型混合層間斷裂。同時(shí)確圖4試樣-夾具組合件加載示意圖標(biāo)引序號(hào)說(shuō)明：1——試驗(yàn)機(jī)夾頭；2——加載軸；3——固定螺栓；4——加載板；6——試件。象嚴(yán)重的試件建議棄用。此外，使用超聲C掃對(duì)裂紋區(qū)域進(jìn)行掃描觀察，對(duì)有拉伸-扭轉(zhuǎn)位移速率將扭矩和拉力施加到試樣上，扭變化，Δu為拉伸位移變化，ΔT為扭矩載荷變化，Δα為扭轉(zhuǎn)角變化。234fI1++-0.363()+0.731()l·······23423452345加載軸與試驗(yàn)機(jī)夾頭之間的打滑現(xiàn)象，因此要式可能由I型主導(dǎo)或者III型主導(dǎo)。試樣和粘接板之間的脫粘導(dǎo)致無(wú)法繼續(xù)承載（1）不同材料體系的復(fù)合材料層間III型分層測(cè)試方法的適用性驗(yàn)證；圖5不同實(shí)驗(yàn)室的現(xiàn)場(chǎng)照片3.1I-III混合型層間斷裂韌性測(cè)試數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)結(jié)果如表3所示、載荷-位移曲線如圖6-8所示、斷口照片如圖9所示。表3M1-40-25-S1試件I-III混合型分層測(cè)試結(jié)果測(cè)試單位：重慶大學(xué)試件編號(hào)厚度H(mm)裂紋直徑d(mm)最大載荷Tmax(N.m)/Pmax(N)等效模量G(Mpa)/E(Mpa)斷裂韌性GIIIC(N/mm)/GIC(N/mm)混合比Y3.4649.54265.58/1086.219478/89000.4170/0.72850.36403.3249.30265.14/783.989478/89000.4347/0.38610.52963.2449.90256.96/1077.319478/89000.3905/0.69820.3589平均值3.3449.58262.56/982.5/0.41/0.600.42標(biāo)準(zhǔn)差0.304.85/171.980.02/0.190.103.330.611.85/17.855.37/31.3723.34測(cè)試單位：河北工業(yè)大學(xué)試件編號(hào)厚度H(mm)裂紋直徑d(mm)最大載荷Tmax(N.m)/Pmax(N)等效模量G(Mpa)/E(Mpa)斷裂韌性GIC(N/mm)/GIIIC(N/mm)混合比Y2#-43.3649.98349.55/835.249478/89000.7035/0.41730.62772#-53.4149.28347.35/870.019478/89000.7370/0.47620.60752#-63.4349.42356.58/856.389478/89000.7639/0.45680.6258平均值3.4049.56351.16/853.88/0.73/0.450.62標(biāo)準(zhǔn)差0.040.374.82/17.520.030.030.010.751.37/2.054.12/6.67測(cè)試單位：北京航空航天大學(xué)試件編號(hào)厚度H(mm)裂紋直徑d(mm)最大載荷Tmax(N.m)/Pmax(N)等效模量G(Mpa)/E(Mpa)斷裂韌性GIC(N/mm)/GIIIC(N/mm)混合比Y3#-43.3850.70414.35/789.019478/89000.9205/0.35250.72313#-53.4449.17416.20/633.149478/89001.0643/0.25420.80723#-63.4250.01419.02/745.369478/89000.9987/0.33160.7507平均值3.4149.96416.52/722.50/0.99/0.310.76標(biāo)準(zhǔn)差0.030.772.35/80.410.07/0.050.040.900.56/11.137.24/16.565.64圖6重慶大學(xué)獲取的M1-40-25-S1試件載荷-位移曲線（A圖為扭矩-扭轉(zhuǎn)角曲線，B圖為拉力-位移曲線）圖7河北工業(yè)大學(xué)獲取的M1-40-25-S1試件載荷-位移曲線（A圖為扭矩-扭轉(zhuǎn)角曲線，B圖為拉力-位移曲線）圖8北京航空航天大學(xué)獲