路径: 主页 > GB/T > 第126页 > GB/T 45471-2025 | 标准编号 | GB/T 45471-2025 (GB/T45471-2025) | | 中文名称 | 碳纤维增强复合材料Ⅲ型层间断裂韧性的测定 边缘裂纹扭转法 | | 英文名称 | Test method for mode III interlaminar fracture toughness of carbon fiber reinforced composite materials - Edge crack torsion method | | 行业 | 国家标准 (推荐) | | 中标分类 | Q53 | | 国际标准分类 | 59.100.20 | | 字数估计 | 10,172 | | 发布日期 | 2025-03-28 | | 实施日期 | 10/1/2025 | | 发布机构 | 国家市场监督管理总局、中国国家标准化管理委员会 | GB/T 45471-2025: 碳纤维增强复合材料Ⅲ型层间断裂韧性的测定 边缘裂纹扭转法
ICS 59.100.20
CCSQ53
中华人民共和国国家标准
碳纤维增强复合材料Ⅲ型层间断裂韧性的
测定 边缘裂纹扭转法
2025-03-28发布
2025-10-01实施
国 家 市 场 监 督 管 理 总 局
国 家 标 准 化 管 理 委 员 会 发 布
前言
本文件按照GB/T 1.1-2020《标准化工作导则 第1部分:标准化文件的结构和起草规则》的规定
起草。
请注意本文件的某些内容可能涉及专利。本文件的发布机构不承担识别专利的责任。
本文件由全国碳纤维标准化技术委员会(SAC/TC572)提出并归口。
本文件起草单位:中国飞机强度研究所、南京玻璃纤维研究设计院有限公司、中国航空制造技术研
究院、中国航空工业集团公司沈阳飞机设计研究所、上海秦耀航空试验技术有限公司。
本文件主要起草人:宋贵宾、李磊、王彬文、段敏鸽、李小龙、谢佳卉、熊华锋、隋晓东、石峰晖、马丹、
陈向明、斯奎、唐昆、宋楠。
碳纤维增强复合材料Ⅲ型层间断裂韧性的
测定 边缘裂纹扭转法
1 范围
本文件描述了碳纤维增强复合材料Ⅲ型层间断裂韧性测试方法的原理、试验的仪器设备、试样、试
验条件、试验步骤,给出了计算公式和试验报告的编写内容。
本文件适用于碳纤维增强复合材料层合板Ⅲ型层间断裂韧性的测定。
2 规范性引用文件
下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。其中,注日期的引用文
件,仅该日期对应的版本适用于本文件;不注日期的引用文件,其最新版本(包括所有的修改单)适用于
本文件。
GB/T 1446 纤维增强塑料性能试验方法总则
GB/T 3961 纤维增强塑料术语
GB/T 40724 碳纤维及其复合材料术语
3 术语和定义
GB/T 3961和GB/T 40724界定的以及下列术语和定义适用于本文件。
3.1
柔度 compliance
结构在外部作用力下发生变形的程度。
3.2
含有裂纹物体的应变能随裂纹扩展的变化率。
[来源:GB/T 40724-2021,6.77]
3.3
GⅢC
在Ⅲ型撕开载荷作用下,分层裂纹起始扩展时应变能释放率的临界值。
注:Ⅲ型层间断裂韧性以焦耳每平方米(J/m2)为单位。
[来源:GB/T 40724-2021,6.86]
4 原理
采用扭转加载形式对含边缘切口试样施加载荷(见图1),使试样在τZX剪应力(Z-X 平面上X 方向
的剪应力)作用下产生分层扩展,由此获取碳纤维增强复合材料Ⅲ型层间断裂韧性(GⅢC)。
标引符号说明:
P---施加在试样上的载荷。
图1 原理示意图
5 仪器设备
5.1 试验机和测量仪器
符合GB/T 1446的规定。
5.2 游标卡尺
分度值不大于0.01mm。
5.3 千分尺
分度值不大于0.001mm。
5.4 试验夹具
试验夹具如图2所示。加载销和支撑销的直径为8mm±0.1mm,并具有半球形的加载头。加载
销和支撑销在试样长度方向的距离l为80mm±0.5mm,宽度方向距离w 为40mm±0.5mm。
a) 正视图 b) 侧视图 c) 轴测图
标引序号说明:
1 ---定位销A;
2 ---加载销A;
3 ---支撑销A;
4 ---定位销B;
5---加载杆;
6---定位销C;
7---加载销B;
8---支撑销B;
9 ---上盖板;
10---底板。
图2 夹具示意图
6 试样
6.1 试样形状与尺寸
试样示意图如图3所示,试样为矩形等厚度碳纤维增强复合材料层合板,试样长度L 为100mm±
0.5mm,宽度W 为50mm±0.5mm,试样厚度h宜为4mm,对单向带推荐的铺层顺序为[45/0/-45/
90]ns,对织物推荐的铺层顺序为[(+45/-45)/(0/90)]ns。在试样中面处有预制分层,预制分层贯穿试
样长度方向,预制分层长度a与试样宽度W 比值为0.3、0.4和0.5。预制分层位于试样厚度方向的中
面,预制分层薄膜的厚度不应超过13μm。若碳纤维增强复合材料固化温度不高于200℃宜使用聚四
氟乙烯薄膜;若高于200℃宜使用聚酰亚胺薄膜。
标引符号说明:
L ---试样长度;
W---试样宽度;
h ---试样厚度;
a ---预制分层长度。
图3 试样示意图
6.2 试样数量
每组试样应不少于8个。预制分层长度与试样宽度比值为0.3和0.5的各1个,比值为0.4的6个。
7 试验条件
7.1 试验环境
实验室标准环境条件应满足GB/T 1446的规定。
7.2 试样状态调节
试验前,试样在实验室标准环境条件下放置不少于24h或者按照双方协商的环境条件进行状态
调节。
8 试验步骤
8.1 对每个试样编号,按GB/T 1446的规定检查试样外观。测量各试样3个位置的长度L、宽度W 和
厚度h,厚度测量精确到0.001mm,其余均为0.01mm,取3次测量的算术平均值。
8.2 按照图2所示,将试样放置于试验夹具支撑销上,试样靠齐夹具长度方向和宽度方向的定位装置,
然后缓慢放下加载销,使加载销轻触试样表面,完成试样安装。
8.3 以2mm/min的加载速率对试样连续施加压缩载荷,直至分层扩展或当载荷从最大值下降10%
停止试验,连续测量载荷-位移数据,记录最大载荷和位移。
8.4 试样预制分层扩展仅沿厚度中面扩展的破坏模式为有效破坏模式。若观测到分层偏离了层合板
的中面,试验结果无效,应补充试样重新进行试验。
9 计算
9.1 拟合系数
采用线性最小二乘法回归方法分析柔度C 与分层长度与试样宽度比(a/W)数据确定拟合系数A
和m,见公式(1),结果保留3位有效数字:
C =A 1-m
êê
úú (1)
式中:
C ---试样的柔度,柔度确定时选取载荷-位移曲线线性段的1/4~3/4,单位为毫米每牛顿
(mm/N);
A、m ---拟合系数;
a/W ---分层长度与试样宽度比(0.3、0.4、0.5)。
9.2 Ⅲ型层间断裂韧性
按公式(2)计算Ⅲ型层间断裂韧性,结果保留3位有效数字:
GⅢC=
mCP2max
2lW 1-m
×103 (2)
式中:
GⅢC ---Ⅲ型层间断裂韧性,单位为焦耳每平方米(J/m2);
m ---拟合系数;
C ---柔度,单位为毫米每牛顿(mm/N);
Pmax ---破坏前最大载荷,单位为牛顿(N);
l ---加载销沿试样长度方向的距离,单位为毫米(mm);
a/W ---分层长度与试样宽度比(0.4)。
9.3 统计
每一组试验获取至少5个有效数据(a/W 为0.4计算的Ⅲ型层间断裂韧性,有效破坏模式对应的结
果为有效数据),按GB/T 1446计算算术平均值、标准差和离散系数。
10 试验报告
试验报告内容包括但不限于:
a) 试验项目名称、本文件编号;
b) 试验时间和地点;
c) 试样......
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