1、HB 7718.2-2002 碳纤维复合材料层合板湿热环境下层间断裂韧性试验方法 第 2 部分：型层间断裂韧性试验方法中华人民共和国航空行业标准FL 0183 HB 7718.2 一 2002碳纤维复合材料层合板湿热环境下层间断裂韧性试验方法第 2 部分 :ll 型层间断裂韧性试验方法Test method of interlaminar fracture toughness of carbon fiber composite laminates in hot-wet environments Part 2: Test method of mode II interlaminar fractu
2、re toughness 2002-11-20 发布 2003-02-01 实施国防科学技术工业委员会发布HB 7718.2 一 2002前 言航空行业标准 碳纤维复合材料层合板湿热环境下层间断裂韧性试验方法分为两个部分: 第 1 部分:工型层间断裂韧性试验方法; 第 2 部分:n 型层间断裂韧性试验方法。本部分为碳纤维复合材料层合板湿热环境下层间断裂韧性试验方法的第 2 部分，它与第 1 部分是相对独立的两个标准。本部分由中国航空工业第一集团公司提出。本部分由中国航空综合技术研究所归口。本部分起草单位:北京航空材料研究院和西北工业大学。本部分主要起草人:矫桂琼、于志成、潘文革、管国阳、尹 凯
3、、纪艳玲。? .bzfxw4 ?H? 7718 , 2-2002 前 首古在=1航空行业标准一一碳纤维复合材料层合板湿热环境下层间断裂韧性试验方法分为两个部分 z一一一第 l 部分: 1 型层间断裂韧性试骏方法;一一份第 2 部分:Il 型层间断裂韧性试验方法。本部分为碳纤维复合材料层合板湿热环境 F 层间断裂韧性试验方法的第 2 部分，它与第 1 部分是相对独立的两个标准。本部分由中国航空工业第一集团公司提出。本部分由中罔航空综合技术研究所归口 o本部分起草单位:北京航空材料研究院和西北工业大学。本部分主要起草人:矫桂琼、于志成、潘文革、管国阳、尹凯、纪艳玲。1 范围碳纤维复合材料层合板湿热
4、环境下层间断裂韧性试验方法第 2 部分 :II 型层间断裂韧性试验方法HB 7718.2-2002 本标准的本部分规定了碳纤维复合材料层合板湿热环境下 H 型层间断裂韧性试验的试样、试验条件、试验步骤、试验结果和试验报告。本标准的本部分适用于测定碳纤维复合材料层合板湿热环境下 E 型层间断裂韧性。2 规范性引用文件下列文件中的条款通过本标准的本部分的引用而成为本部分的条款。凡是注目朔的引用文件，其随后所有的修改单(不包括勘误的内容)或修订版本均不适用于本部分。然而，鼓励根据本部分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部分。GB/T 1446
5、纤维增强塑料性能试验方法总则GB/T 3365 碳纤维增强塑料孔隙含量检验方法(显微镜法)HB 7401 树脂基复合材料层合板湿热环境吸湿试验方法3 术语和定义下列术语和定义适用于本标准的本部分。3.1 碳纤维复合材料层合板湿热环境下 E 型层间断裂韧性 m 创 e n interlaminar fracture toughness of carbon fiber com 阴 lSite laminat 四 in hot-wet en 飞 lironmentsG llC 在湿热环境下用碳纤维复合材料。单向板测得的滑移型层间裂纹沿纤维方向起始扩展的 l 临界能量释放率。4 试验设备4.1 试验机
6、试验机应符合 GB/T 1446 的规定。4.2 位移计位移计的测量精度相对误差应不大于 1% 。4.3 烘箱烘箱的温度控制精度为:t 3C ，温度场不均匀度为:t 3C。4.4 显热环境箱湿热环境箱的温度控制精度为:t 3C ，温度场不均匀度为:t 3C。相对湿度控制精度为:t 5% ，相对湿度不均匀度为:t 5% 。4.5 分析天平分析天平的精度应不低于 0.5mg。HB 7718.2 一 20025 试样5.1 试样的形状与尺寸试样的形状与尺寸见图 1,铺层为【0z,.。 。纤维方向图 1 试样的形状与尺寸5.2 试样人工裂纹的制备铺设预浸带时，在试样一端的第 12 层和第 13 层之间
7、全宽度铺人聚四氟乙烯塑料薄膜或与之等效的薄膜，薄膜必须平整，厚度不得大于 0. 05mm，热压后得到人工裂纹，裂纹长约 40mmo5.3 试样制备试样制备按:B/T 1446 进行，并按 GB/T 3365 或其他相应标准的规定测量试样的孔隙率。5.4 试样数量每组有效试样不得少于 5 个。6 试样状态调节和试验环境条件6.1 试样吸湿状态调节试样吸湿状态是试样浸泡在 70C,蒸馏水中达到平衡吸湿量时的状态。对于使用温度高于 120的材料，水温可提高到 801; o采用跟随件测定试样吸湿量，以跟随件的平均平衡吸湿量作为试样的平衡吸湿量。跟随件的材料、铺层和几何尺寸与试样相同，但不含人工裂纹。跟
8、随件数量一般不少于 3个。6.2 试验环境条件温度为 70V，相对湿度为(8515)%，或按技术要求。7 试验步骤7.1 按 GB/T 1446 的规定检查试样的外观并测量试样的宽度和厚度。7.2 使用试验机三点弯曲夹具，调整支座跨距 2L 为 70mm，使试验机加载头位于支座中间并与支座平行。按图 2 装夹试样，试样的长度方向与支座和加载头垂直，裂纹长度 a大于或等于 25 mm，用位移控制方式施加载荷，加载速率为 lmm/min-2mm/min。当裂纹扩展 5mm 左右时，卸载，取下试样。7.3 按 HB 7401 的规定，对试样和跟随件进行工程千态处理。7.4 按 HB 7401 的吸湿
9、程序和本部分 6.1 的要求对试样和跟随件进行水浸泡吸湿处理。7.5 在显微镜下确定裂纹尖端位置。7.6 将试验机三点弯曲夹具置人湿热环境箱内，调整支座跨距 2L 为l00mmo7.7 将湿热环境箱调节到试验环境条件，保持 30min。然后按裂纹长度 a为 25mm 装夹试样，保证试样的长度方向与支座和加载头垂直(见图 2)07.8 当湿热环境箱恢复到试验环境条件并保持 10min 后，按 1 mm/min-2mm/min 的加载速率施加载荷，记录试样的载荷一加载点挠度曲线(图 3)0 当载荷 F 降时，停止试验。? .bzfxw ?HB 7718.2-2002 5 试样5.1 试样的形状与尺
10、寸试样的形状与尺寸见图 1 ，铺层为0。二。去如日门可0纤维方向140 图 1 试样的形状与尺寸5.2 试将人工裂纹的制备铺设预浸才昔日才;在:试样 a 端的第 12 层和第 13 层之 IHJ 全宽度饰、人聚阴氟乙烯塑料薄膜或与之等效的薄膜，薄膜必须平整，厚度不得大 fO.05mr 口，热压后得到 j 人工裂纹，裂纹长约 40mm。5.3 试样帘 j 备试祥制备按 G?/T 1446 进行，另按 G?/T 3365 或其他相应标准的规定测量试样的孔隙率。5.4 试样数量每组有效试样不得少于 5 个 06 试样状态调节和试验环境条件6.1 试样吸混状态调节试样吸湿状态是试样浸泡在 70C 蒸熠
11、水中达到平衡吸湿量时的状态。对于使用温度高于 120t 的材料，水温口 I 提高 J;IJ 80t: 。采用跟随件测定试样吸 1 盟章，以跟随件的平均平衡吸湿量作为试样的平衡吸湿量 c 跟随件的材料、铺层和几何尺寸与 i 式样才干 i 间，但不合人 T 裂纹。跟随件数量一般不少于 3 个。6.2 试验环境条件温度为 70t: ，相对湿度为(85 士 5)% ，或按技术要求。7 试验步骤7.1 按 G?I 丁 1446 的规定检查试样的外观并测量试样的宽度和厚度。7.2 使用试验机三点弯曲夹具，调整支座跨距 2 I 为 70mm，使试验机)10载头饺子支座中间并与支座平行。按图 2 装夹试样，试
12、样的长度方向与支 E 革和加载头垂直，裂纹长度 a 大或等于 25 mm，用位移控制方式施加载荷，加载速率为 lmrn/min-2mmmin。当裂纹扩展 5mm 左右时，在 fJ 载，取 F 试样。7.3 按 HB 7401 的规定，对试样和跟随件进行工程干态处理。7.4 按 H? 7401 的吸湿程序和 l 本部分 6.1 的要求对试样和跟随件进行水浸泡吸被处理 c7.5 在显微镜下确定裂纹尖端位置。7.6 将试验机三点弯曲夹具宣入湿热环境箱内，调整支座跨距 2L 为 IOOmmo7.7 将湿热环境箱调节到试验环境条件，保持 30min，然后按裂纹长度 为 25mm 装夹试样，保证试样的长度
13、方向与文座和加载头垂直(见图匀。7.8 当湿热环境箱恢复到试验环境条件并保持 lOmin 后，按 lmm/min2m叫 ITnn 的加载速率施加 i 载荷，记录试样的载街一加载点挠度曲线(图 3)。当载荷 n 制才，停止试验。HB 7718.2-2002 注:加载头和支座与试样接触表面应为圆柱面，加载头半径 R = (5.0 士 O. 1) nun，支座半径 r = (5.0 :t 0. 1) nun。图 2 试验装置示意图图 3 载荷一加载点挠度曲线B 试验结果8.1 湿热环境下 E 型层间断裂韧性 Gfc 按式(1)计算:9P?a G!II = ., TlI/; U， l_3 X 103
14、.(1) 2W(2L + 3a 3 ) 式中:Gfc 一一湿热环境下 H 型层间断裂韧性 ， J/m2 ;P 一一-层间裂纹起始扩展的临界载荷，N;8 一一对应于 P 的试样加载点挠度，mm;a 一一裂纹长度，mm;W 试样宽度，mm;L 测定载荷一挠度曲线时的半跨距，mm。当载荷一挠度曲线元非线性段时，层间裂纹起始扩展的临界载荷取最大载荷;当载荷一挠度曲线有非线性段时，层间裂纹起始扩展的临界载荷取直线段斜率下降 5%时相对应的载荷。8.2 算术平均值主、标准差 5 和离散系数 C，分别按式(2) 、 (3) 、 (4)计算:主=士当 Xi . (2) HB 7718.2 一 2002, X1 - _1( , x, )zn r=in - 1，.?(3)C、二SX，?()式中 :X 单个试样的 G 盟，VrT ;n 相同状态的试样个数。9 试验报告试验报告按 GB/T 1446 的规定，并给出试样的孔隙率。? .bzfxw ?HB 7718.2-2002 式中-X，一一单个试样的 G 吭 ， 11m;n -一一相同状态的试样个数。9 试验报告-QU s c.= = (的x 试验报告按 GB!T 1446 的规定，并给出试样的孔隙率。4
