D6641-D6641M-2016e1中文版人工翻译

采用复合加载压缩(CLC)试验夹具测量聚合物基复合材料层压板压缩性能的标准试验方法¹本标准以固定的编号D6641/D6641M出版；编号后的数字表示最初采用的或最近版本的年号注e1——图3中的标注于2017年3月在编辑上进行了更正。是无加强片试样(程序A)或有加强片(程序B)。成功测试的一个要求是样品端部在测试料和最多50%0°层的层压板，或等效材料(见6.4)。高正交各向异性材料，包括单向复合1.2压缩力通过端部载荷和剪切载荷引入试样中1.3可以测试单向(0°层取向)复合材料以及多向复合层压材料，织物复1.5本标准并未打算提及，与使用有关的所有安全性问题(如果存在的话)。在使用本标准D3410/D3410/M通过剪切加载的工作段无支撑聚合物基复合材料压缩性能试验方法剪切性能的试验方法采用V形缺口梁法制作材料采用夹层梁的单向聚合物基复合材料压缩性能试验方法D5687/D5687M试件制备时按照工艺指南进行平复合材1试验方法由ASTM的复合材料委员会D30审定，并由单层和层压板试验方法专业委员会D30.04直接负责。当前版本于2016年11月1日批准。2016年11月发布。最初于2001年批准。最新上一版本于2014年批准为D6641/D6641M-14。DOI:10.15202括号中的粗体数字表示此测试方法结尾处的引用列表。3有关参考ASTM标准，请访问ASTM网站www.A,或联系ASTM客户服务部service@。有关ASTM标准年E6与力学试验方法相关的术语E122用于计算样本尺寸、评估一给定公差下的批次或工艺性能表征的平均值的试验方法E691进行实验室间研究的实践确定测试方法的精度E1309数据库中纤维增强聚合物基复合材料的标识指南(2015年撤回)4E1434数据库中纤维增强聚合物基复合材料的力学性能试验数据记录指南(2015年撤回)4E1471计算机材料性能数据库中纤维、填料及蜂窝芯材料的标识指南(2015年撤回)43.1定义——术语D3878定义了与高模量纤维及其复合与塑料有关的术语。术语E6定义了与力学试验有关的术语。术语E456和操作规程E177定义了与统计有关的术语。当各个标准定义的术语之间发生矛盾时，术语D3878优先于其CV——母体的离散系数(%)Vxy压缩泊松比4.1如图1和图2所示的试验夹具，或其他类似的夹具，都可以被用于测量无加强片试样 (程序A)或有加强片试样(程序B)的矩形截面的直边复合试样，如图3所示。典型试件的长度140mm[5.5in],宽度为13mm[0.5in],安装到夹具中时，试件的无支持(工作段)长度为13mm[0.5in]。标准长度大于或小于13mm是可以接受的，这取决于试件的屈曲条件(见8.2节)。如果要求安装应变片，13mm的工作段长度足以提供安装粘贴式应变片所需的空间。在万能试验机的两个平台之间施加压缩载荷时，试验夹具可以使试件承受端部载荷和剪切载荷。采集载荷-应变数据，直到破坏发生(或者达到一个指定的应变水平，如果只测量压缩模量或泊松比，或者两者都测量，而不需要直到破坏的完整的应力-应变曲线)。|003mm(0.001m)AUntabbedSpecimenTA|B⊥B宽度方向或标签宽度不能超过0.03mm(0.001in.),沿试件长度或标签宽度方向不能超过图3典型的试件结构形式5.1制定本试验方法是为了得到用于材料规范、研究与开发、质量保证以及结构设计和分析的压缩性能数据。当有加强片(程序B)样品(通常是单向复合材料)进行测试时，CLC测试方法(组合剪切端部加载)与测试方法D3410/D3410M(剪切加载)和D695(端部加载)相似。当测试较低强度的材料时可以使用无加强片的CLC试样(程序A),组合加载的好处显得特别突出。可能无法使用其他两种方法中的任何一种能成功地测试这些相同材料的无加强片试样。对于特定层压板的试验(190/0)ms族层压板为主，尽管也可用于含有至少一个0°层的其他层压板),这些数据可以用于反推0°层强度，并用层压板理论计算0°单向板的强度(1,2)。影响压缩响应的因素包括：材料种类、材料制备和铺贴方法、铺层顺序、试件制备、试件状态调节、试验环境、试验速度、在某一温度下的时间、孔隙含量和增强体的体积百分比。从本试验方法可获得的试验方向的复合材料的性能包括：5.1.3压缩(线性或弦向)弹性模量试件长轴的垂直度至关重要(见图3),就像测试方法D695一样。不适当的加工将导致加载压缩强度(见8.2)。在这种情况下，试件厚度必须增加或把工作段常需要至少约9mm[0.35in]的标距长度。通过在试件表面背靠背粘贴应变片，可以检测弯曲或屈曲变形，或者两者(3)。试验过程中，或者检查试件的破坏往受到材料、层压板结构形式以及使用方法的影响(见12.1)。6.4无加强片(程序A)的轴向(0°)层高于50%的连续纤维增强的层压板需要更高的夹持偏低的强度数据结果(见11.2.7)。因此，试件必须有加强片(程序由于外部层占据了总层数的很大部分(1)。6.6在某些限制条件下，采用同样的无加强片试件的试验方法也可以测量其他层压板结构发生破坏前不会出现试件端部压碎，并且在工作段的跟部不会出载面积，因此有必要采用(1,5)。此外，一个无加强片厚度递减的试件，尽管也是非标准的，但是已经成功地用于高强度单向复合材料的试验(5)6.7在多向层压板中，边缘效应对层压板的强度和模量有影响。7.1千分尺和卡尺——采用一个合适直径的千分尺，其球形面放在不规则表面一7.3试验机——采用在整个规定范围内能以恒定的横梁速度进行控制且经过标定的试验机。试验机在规定的横梁速度下无惯性滞后。试验机应有合适的载荷测调节室，其能够将所需的相对温度保持在±3℃7.5环境箱——在非大气环境条件下进行试验时，要求采用环境箱。夹具和试件安装到试验机上后，环境箱应能完全包含夹具和试件。环境箱应能达到指定的加热/制冷速度、试验7.6压缩夹具——使用如图1和图2所示的试验夹具或者类似的夹具。通过调节夹持螺栓的7.7应变指示装置——为了对试件的弯曲进行修正，并检测欧拉(柱)屈曲，应同时测量试件相对两个表面的纵向应变。当本试验方法所允许的最小试件数量为5件时，应对所有5个试件进行背对背的应变测量。当测量的试件多于5件时，如果所有 (见12.3和12.4)与最初的5个试验一致，那么,从第6个试件开始，可以只使用单个应8.1取样——对每种试验情况至少应进行5个试件的试验，除非利用较少的试件可以得到8.2几何形状——试样是无加强片的(程序A)或有加强片的(程序B)待测复合材料的矩形条状层压板，如图3所示。指南D5687/D5687M给出了复合材料平板和试件制备的工艺指导。试件尺寸和公差必须满足图3的要求。在6.6,对于在加载方向上具有足够高的压能有助于降低加强片端部试样中的应力集中，但会增加试样的有效无支撑长度(标距长度),从而增加诱发试样弯曲的可能性。因此，建议使用非锥形(方形端)加强片。对于许多聚合观念相反，建议使用与试样材质不同的加强片(6)。对于厚度为2.5mm[0.10in.]或更小的样品厚度，发现厚度为1.6mm[0.06in.]的加强片就足够了(1,4)。对于较厚的试样，需要更实际的解决方案是减少试样厚度。如果要测量轴向应变(轴向压缩模量，或者获得应力-应变曲线),应将两个独立的轴向应变背的安装在试件工作段中心的两个表面，如图3所示(可见第12节)。如果要测量面内横向应变(例如，计算面内压缩泊松比),应在试件的一个表面增加一个横向应变片。可以选择如，图1和图2所示的夹具适用于最大宽度为30mm[1.2in.]的试件。为了保证工作段内包含宽的试件，例如，材料结构较粗(如粗糙的机织物),同样可以保证工作段内包含典型的材以防止欧拉柱屈曲的发生。式(1)可以估算用于强度测量的最小厚度(见试验方法D3410/DG₄=厚度方向(层间)剪切模量，MPa[psi]。导，保持屈服应力F的预测值至少高于预计压缩强度值的30%通常就足够了(1,4)6。对厚度方向(层间)剪切模量G,是可以测量的，例如通过使用测试方法D5379/是在室温下测试的大多数聚合物基质复合材料的合理估计值(4)。在任何情况下，这仅作为估计值提供，以作为设计具有未知G₂的材料的试样的起点。此外，对于诸如缝合层压板或3D编织复合材料，该假设值可能是不合理的，在这种情况下，有必加力可以显着低于屈曲力。试样厚度没有特定的上限。对于方法A(无加强片的试样),个是需要应用增加的夹紧力以防止在样品变厚时端部压碎(通过保持所需的端部载荷与剪注意，增加样本的宽度并不能缓解这种情况。对于程序B(有加强片的样品),随着试样9校准：10状态调节：试验方法D5229/D5229M中的方法C对试件进行状态调节，并在标准试验室大气环境(23±3℃[73±5F]和50±10%相对湿度)中储存和试验。11试验步骤轻拧紧夹具下半部分的四个螺栓(用手拧紧)。11.2.8将组装好的夹具放置于试验机的两个对中良好的、形底座平台，但这不是首选的结构形式(4)。如果平台不是足保护平台的表面，可以在每个夹具端部和相应的平台中插入一个节)。通常使用背对背的应变片。如果任何一个应变水平下试件发度对平均应变没有影响。然而，正如对压缩强度的讨论(见12.4节),弯曲百分比必须小于10%(见试验方法D3410/D3410M)。件的载荷大约高出用于模量计算的应变范围上限的10%。11.4数据记录——连续或定期记录载荷-应变(或位移)数据。建议采集速率为每秒2到3次数据记录，建议每次至少测试100个数据点。如果观测到过渡区或第一层破或尽可能接近破坏瞬间的应变(或传感器位移)。有其他方式(3)。这些可接受的破坏模式取决于特定的12.2欧拉屈曲的出现也使得试验无效。在试验过程中或试验后，通过对试件的目视检测无法发现欧拉屈曲破坏。只有使用背对背的应变片或类似的装置才能提供一个合理12.3虽然试样没有弯曲，但弯曲可能过度。这可能是由于试样，测试夹具或测试程序的缺陷造成的。式(3)用于计算弯曲百分比。其他详细的论述在D3410/D3410M给出。E₁=第1个应变片的应变读数E₂=第2个应变片的应变读数12.4对于有效的试验结果，用式(3)模量的应变范围的中点处确定弯曲百分比(见13.2节)。对于有效的强度破坏时的应变和破12.4.1虽然很严重(大于40-50%)的弯曲可能会降低压缩强度的测量值，但是已经发现30-40%的弯曲对压缩强度的测量值没有明显的影响(4)。但是，大的弯曲百分比表明试件制备或试验过程不合格。因此，破坏时弯曲小于10%的试验被认为是有效的(见D3410/D3410M)。即使一组使用背对背应变片(应变片位于试件相对两个表面工作段中心位置)的果造成影响(4)。12.5记录每个样品的破坏类型、区域和位置。在图4所示的三部分代码中选择标准的故障识别码。可以通过在M断裂模式的括号中包括每个适当的断裂模式代码来描述多模式断裂。例如，[90/0]ns层压板的典型工作段压缩断裂，其在工作段部分中间有斜角、弯折和纵向劈裂状况，其破坏模式代码为M(AKS)GM。所有可视的试样破坏和相关的破坏模式代码(4个可接受和4个不可接受)如图4所示。可接受的破坏模式和区域不可接受的破坏模式和区域斜角A夹块/加强片内IBBATCG左侧L分层D多区域M右侧R欧拉屈曲ET中间M厚度方向HVV弯折K未知U未知U横向多模式S横向剪切TXO12.5.1可接受的破坏模式-破坏识别码的第一个字母描述破坏模式。除了端部破碎或欧拉屈曲外，图4的“第一字母”表中的所有破坏模式都是可以接受的。在试验过程中或试验后，通过对试件的目视检测无法发现欧拉屈曲破坏。只有使用背对背的应变片或类似的装置测量12.5.2可接受的破坏试验——最理想的破坏区域是工作段部分的中间部分，因为该区域的受夹具/加强片的影响最小。由于在该测试方法中样品的标准长度短，破坏位置很可能在夹具/加强片的附近。虽然不像在工作段的中间那样令人满意，但这是一个可接受的破坏区域。如果样品中的大部分(>50%)破坏发生在夹具或加强片界面处，则需重新检查载荷传导到试样中的方法。考虑的因素应包括加强片对齐，加强片材料，加强片粘合剂，夹具类型，夹持压力和夹具对齐。在试样的夹具/加强片部分内发生的任何破坏都是不可接受的。13.1层压板压缩强度——用式(4)计算层压板压缩强度：F=层压板压缩强度，MPal[psi],w=试件工作段的宽度，mm[in],材料，推荐的应变范围为25-50%的极限应变。然而，对于某些材料来说，其他的范围可能ε=最接近应变范围最低点的实际应变值ε₂=最接近应变范围最高点的实际应变值w=试件工作段的宽度，mm[in.],13.3.1弦向法计算的压缩泊松比——使用使用者也可采用其他定义的泊松比，并进行估算和记录。如果产生并记录了这些数据，则在报告中还应给出采用的泊松比的定义、采用的应变范围，结果保留三位有效数字。E132中提供了测量泊松比的指导。13.4统计——对于每批试验，计算每一个需要测量的性能的平均值、标准偏差和离散系数(百分数):x=样本的平均值S=样本的标准偏差CV=样本的离散系数，%n=试件数量xi=测量或导出的值14.1如果以前没有提供，报告应包含以下信息14.1.1材料的完整标号，包括批号和卷号(如果使用)以及层压板结构形式。14.1.2试件的制备方法，包括工艺过程。14.1.3试件的试验前状态调节过程。14.1.4实验室的相对湿度和温度条件。14.1.5试验机、载荷单元、试验夹具以及数据采集装置的牌号。14.1.6试验参数，包括试验环境及其公差范围、在允许温度下停留的时间及其公差范围、夹具螺栓的扭紧力矩以及横量的速度。14.1.7每个试件的几何尺寸，包括工作段的宽度和厚度以及试件总长度，至少保留三位有14.1.8名义工作段长度(由夹具尺寸和名义试件总长度来确定)。14.1.9每一个试件上每一个应变片的载荷-应变数据。12.1.10对于强度和模量试验：破坏载荷、破坏应变、极限压缩强度的计算值、压缩模量的计算值，这些值至少保留三位有效数字。14.1.11对于模量试验：施加的最大载荷、施加最大载荷下的应变、压缩模量计算值，这些值至少保留三位有效数字。14.1.12模量计算使用的应变范围。14.1.13破坏形式和位置的描述(对于强度试验)。14.1.14弦向模量计算使用的应变范围的中点处的弯曲百分比(见11.2节)以及破坏时的弯曲百分比(如果测量了)。破坏代码(与D3410/D这些都包含在K1~K9、K19~K21以及K30~K34中。试验概述节也是可选项(K14~K18)。15精度和偏差6:15.1Round-Robin结果——该测试方法的精确度基于ASTMD6641/D6641M的实验室间研究(ILS),在2007-2013年，使用组合加载压缩(CLC)测试夹具的聚合物基复合材料的压缩性能的标准测试方法。测试了四种不同的材料(两种不