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-最新国标.pdf

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

本文件规定了航空用碳纤维增强复合材料Ⅱ型层间断裂韧性试验方法的方法原理、试验设备、试

样、试验条件、试验步骤、计算和试验报告。

本文件适用于碳纤维增强复合材料Ⅱ型层间断裂韧性性能的测定。

2规范性引用文件

下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，仅注日期的版本适用于本文

件。凡是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/T1446纤维增强塑料性能试验方法总则

GB/T3961纤维增强塑料术语

GB/T40724碳纤维及其复合材料术语

3术语和定义

GB/T3961和GB/T40724界定的以及下列术语和定义适用于本文件；

3.1

柔度标定法flexibilitycalibrationmethod

通过测量多个分层长度处试样柔度来确定试样柔度和分层长度之间的关系的数据处理方法。

3.2

能量释放率energyreleaserate

单位面积上驱动分层需消耗的能量，反映材料阻抗分层扩展的能力。

3.3

Ⅱ型层间断裂韧性modeⅡinterlaminarfracturetoughness

仅因滑移型载荷或位移导致分层扩展时，对应的临界能量释放率。

4方法原理

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1-3剪应力作用下产生分

层扩展，由此获取复合材料Ⅱ型层间断裂韧性值（G）。

ⅡC

1

标引序号说明：

1——预埋分层段；

2——预埋分层；

3——加载滚轮；

4——试样；

5——支撑滚轮1；

6——支撑滚轮2。

图1试验夹具和加载示意图

5试验设备

5.1总则

试验设备主要包括：试验机和试验夹具。试验设备均需检定/校准合格，并在有效期内使用。

5.2试验机

试验机应符合GB/T1446规定。

5.3试验夹具

试验夹具见图1。加载滚轮和支撑滚轮的半径为5mm，加载滚轮在两个支撑滚轮中间，试验的跨

距为100mm。加载滚轮和支撑滚轮可以是固定的、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。

6试样

6.1试样形状与尺寸

6.1.1铺层形式

试样为单向层合板或者编织物层合板，层合板的层数必须为偶数层。

6.1.2长度和宽度

试样总长度推荐为200mm，宽度推荐为25mm，所有宽度测量值的变化不超过0.5mm。

6.1.3厚度

试样厚度推荐3mm~5mm，厚度的变化不超过平均值的5%。

2

6.1.4预制分层

预制分层位于试样中面，预埋分层长度推荐为50mm，如图2所示，薄膜的厚度不应超过13µm。对

在177°C或更低的温度固化的环氧基复合材料，推荐使用由聚四氟乙烯（PTFE）制成的薄膜。对于采

用聚酰亚胺、双马来酰亚胺或热塑性基体，在高于177°C的较高温度下制造的复合材料，推荐采用聚

酰亚胺薄膜。

标引序号说明：

1——预制分层尖端；

2——预制分层。

图2试样

6.2试样数量

每组有效试样不少于5个。

7试验条件

7.1试验环境条件

7.1.1实验室标准环境条件

实验室标准环境条件应满足GB/T1446的要求。

7.1.2非实验室标准环境条件

对于高温试验环境条件，首先将环境箱和试验夹具预热到规定的试验温度，然后对试样加热到规

定的试验温度，并用与试样工作段直接接触的温度传感器加以校验。对于干态试样，应在试样达到试

验温度后5min～6min开始试验，而对于湿态试样，加热时间不应超过5min，并在试样达到试验温度后



2min～3min开