路径: 主页 > GB/T > 第126页 > GB/T 45474-2025 | 标准编号 | GB/T 45474-2025 (GB/T45474-2025) | | 中文名称 | 碳纤维增强复合材料Ⅱ型层间断裂韧性的测定 端部切口三点弯曲法 | | 英文名称 | Test method for mode II interlaminar fracture toughness of carbon fiber reinforced composite materials - Three point bending method with end notched | | 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 | 14,180 | | 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 45474-2025: 碳纤维增强复合材料Ⅱ型层间断裂韧性的测定 端部切口三点弯曲法
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Ⅱ型层间断裂韧性的
测定 端部切口三点弯曲法
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、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、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。
本文件主要起草人:李磊、宋贵宾、唐昆、王彬文、黄光启、谢佳卉、隋晓东、斯奎、马丹、熊华锋、石峰晖、
程鹏飞、宋楠、段敏鸽。
碳纤维增强复合材料Ⅱ型层间断裂韧性的
测定 端部切口三点弯曲法
1 范围
本文件描述了碳纤维增强复合材料Ⅱ型层间断裂韧性试验方法的原理、试验的设备及材料、试样、
试验条件、试验步骤、计算公式和试验报告。
本文件仅适用于碳纤维增强复合材料单向带或[(0/90)]n 织物层合板Ⅱ型层间断裂韧性性能的
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、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 flexibility
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
GⅡC
在Ⅱ型滑开载荷作用下,分层裂纹起始扩展时应变能释放率的临界值。
注:Ⅱ型层间断裂韧性以焦耳每平方米(J/m2)为单位。
[来源:GB/T 40724-2021,6.82]
4 原理
采用三点弯曲加载形式对含端部切口试样施加载荷(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Ⅱ型层间断裂韧性。
标引序号说明:
1---预制分层段;
2---预制分层;
3---支撑滚轮A;
4---加载滚轮;
5---试样;
6---支撑滚轮B。
图1 原理示意图
5 设备及材料
5.1 试验机
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,加载滚轮和支撑滚轮的半径为5mm±0.1mm,加载滚轮和支撑滚轮可为固
定的、可旋转或可滚动的,加载滚轮只能沿图1所示的加载方向垂直移动。
标引序号说明:
1---支撑滚轮A;
2---加载滚轮;
3---试样;
4---支撑滚轮B;
5---底座。
图2 试验夹具示意图
5.5 油漆
宜选用白色脆性油漆。
6 试样
6.1 试样形状与尺寸
6.1.1 铺层形式
试样为[0]n 的单向层合板或者[(0/90)]n 的织物层合板。
6.1.2 长度和宽度
试样总长度为200mm±1mm,宽度为25mm±0.5mm,试样见图3。
单位为毫米
标引序号说明:
1---预制分层尖端;
2---预制分层。
图3 试样示意图
6.1.3 厚度
试样厚度为3mm~5mm,厚度偏差不超过名义厚度的±8%。
6.1.4 预制分层
预制分层位于试样厚度方向的中面,预制分层长度为50mm±0.5mm,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。
6.2 试样数量
每组试样不少于5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 试验前准备
试验前准备要求如下:
a) 对每个试样编号,按GB/T 1446的规定检查试样外观;
b) 按7.2的规定对试样进行状态调节;
c) 在试样状态调节后,测量并记录试样未预制分层区域3个位置的宽度w 和厚度h,并取3次测
量的算术平均值,宽度测量精确到0.01mm,厚度测量精确到0.001mm。
8.2 试样安装
试样安装要求如下。
a) 在试样侧面上喷涂上白色脆性油漆。
b) 油漆风干后,在试样侧边画三条垂直的标记线,分别距离预制分层尖端20mm、30mm 和
40mm,见图4。
单位为毫米
标引序号说明:
1---距预制分层尖端40mm标记线;
2---距预制分层尖端30mm标记线;
3---距预制分层尖端20mm标记线;
4---试样预制分层尖端。
图4 初始标记线示意图
c) 调整加载头和支座,跨距为100mm±0.5mm,使加载滚轮和支撑滚轮的轴线相平行,加载滚
轮应位于支撑滚轮的中间。
d) 将试样放在支撑滚轮上,使试样的纵轴垂直于加载方向和支撑滚轮的宽度方向。
8.3 加载
加载步骤如下。
a) 加载应设置为位移控制,速率为2mm/min。
b) 第一个试样通过公式(1)计算预估临界载荷PC,后续试样PC 为第一个试样在加载步骤h)中
的最大载荷。
PC=
4w
3a30
GⅡCEh3
(1)
式中:
PC ---预估临界载荷,单位为牛顿(N);
w ---试样宽度,单位为毫米(mm);
a30 ---分层尖端距支撑滚轮A距离(30mm),单位为毫米(mm);
GⅡC---Ⅱ型层间断裂韧性,单位为焦耳每平方米(J/m2);
E ---试样的弯曲模量,单位为吉帕(GPa);
h ---试样厚度,单位为毫米(mm)。
c) 按照图2安装试样,将试样上距预制分层尖端20mm的标记线对准支撑滚轮A中心。
d) 载荷调零,以2mm/min速率加载,当载荷达到70%临界载荷PC 时停止加载并卸载,连续记
录载荷-位移数据。
e) 按照图2安装试样,将试样上距预制分层尖端40mm的标记线对准支撑滚轮A中心。
f) 以2mm/min速率加载,当载荷达到35%临界载荷PC 时停止加载并卸载,连续记录载荷-位
移数据。
g) 按照图2安装试样,将试样上距预制分层尖端30mm的标记对准支撑滚轮A中心。
h) 以2mm/min速率加载,当分层扩展后停止加载,连续记录载荷-位移数据。
i) 目视观察分层扩展尖端位置,记录长度为av。
j) 卸载后保持位置不动,以2mm/min速率加载,当载荷达到50%临界载荷PC 时停止加载并卸
载,连续记录载荷-位移数据。
k) 通过公式(2)和公式(3)得到计算的分层长度ac。
l) 选择计算的分层长度ac 和读取的av 中较大的一个作为分层扩展后尖端位置,对两侧边作
3条垂直的标记线,分别距离分层扩展后裂纹尖端20mm、30mm和40mm,如图5所示。
单位为毫米
标引序号说明:
1---分层扩展后距裂纹尖端40mm标记线;
2---分层扩展后距裂纹尖端30mm标记线;
3---分层扩展后距裂纹尖端20mm标记线;
4---分层扩展后裂纹尖端。
图5 分层扩展后标记线示意图
m) 按照图2安装试样,将试样上距分层扩展后裂纹尖端20mm的标记线对准支撑滚轮A中心。
n) 载荷调零,以2mm/min速率加载,当载荷达到70%临界载荷PC 时停止加载并卸载,连续记
录载荷-位移数据。
o) 按照图2安装试样,将试样上距分层扩展后裂纹尖端40mm的标记线对准支撑滚轮A中心。
p) 以2mm/min速率加载,当载荷达到35%临界载荷PC 时停止加载并卸载,连续记录载荷-位
移数据。
q) 按照图2安装试样,将试样上距分层扩展后裂纹尖端30mm的标记对准支撑滚轮A中心。
r) 以2mm/min速率加载,当分层扩展后停止加载,连续记录载荷-位移数据。
8.4 破坏模式
试样预制分层沿厚度中面扩展为有效破坏模式。若观测到分层偏离层合板的中面,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 与分层长度立方(a3)数据确定拟合系数A 和m,见公
式(2),结果保留3位有效数字:
C=A+ma3 (2)
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 ---分层尖端距滚轮A的距离(20mm、30mm、40mm),单位为毫米(mm)。
9.2 计算的分层长度
分层扩展后计算的分层长度见公式(3),结果保留3位有效数字:
ac=
Cu-A
1/3
(3)
式中:
ac ---分层扩展后计算的分层长度,单位为毫米(mm);
Cu ---8.3步骤j)中试样的柔度,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。
9.3 Ⅱ型层间断裂韧性
按公式(4)计算GⅡC,结果保留3位有效数字:
GⅡC=
3mP2maxa230
2w ×10
3 (4)
式中:
GⅡC---Ⅱ型层间......
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