连续纤维增强陶瓷基复合材料 室温开孔拉伸强度试验方法 征求意见稿

1连续纤维增强陶瓷基复合材料室温开孔拉伸强度试验方法本文件规定了室温下测定连续纤维增强陶瓷基复合材料开孔拉伸强度试验方法。本文件适用于单向、双向和多向连续纤维增强陶瓷基复合材料沿某一增强方向拉伸强度的测定。本方法用于材料表征和筛选，或用于确定和设计带孔部件的许用应力。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/T1216外径千分尺GB/T16825.1金属材料静力单轴试验机的检验与校准第1部分：拉力和（或）压力试验机测力系统的检验与校准（GB/T16825.1—2022，ISO7500-1：2018，IDT）3术语和定义下列术语和定义适用于本文件：3.1标距gaugelengthL0通过从样品总长度中减去样品两边夹具长度得到的长度。3.2初始截面面积initialcross-sectionareaA0样品的初始横截面（不考虑孔）。3.3拉伸应变tensilestrainε用应变片在样品表面给定位置测量的应变。3.4最大拉伸载荷maximumtensileforceFm样品拉伸至失效时记录的最高载荷。3.5开孔拉伸强度open-holetensilestrengthSm最大拉伸载荷与初始横截面积之比。3.6孔间最小距离minimumdistancebetweenholesT结构部件中对齐排列孔之间的最小距离。4原理以恒定位移速率或加载速率对带有特定尺寸圆孔的样品进行拉伸加载试验，记录载荷-形变量曲线，根据最大拉伸载荷计算样品开孔拉伸强度。5仪器5.1试验机试验机传感器应符合GB/T16825.1规定的1级或优于1级。5.2加载装置和夹具加载装置由活动和固定横梁、加载杆和夹具组成。如图1所示，可以使用液压或机械夹具。加载耦合装置可用于将夹具连接到装载杆，以防止弯曲和/或扭转载荷。加载装置应使样品轴与施力方向对齐，而不会在样品上产生弯曲或扭转载荷。夹具应施加足够的侧向压力，以防止夹具面和样品之间的滑动。夹具用于夹紧和装载样品。夹块可防止试样滑动。夹具必须将样品轴与施加力的轴对齐。检查样品和加载装置之间的对齐程度（见参考文献[1]）。23图1平面锲形夹具示意图5.3应变测量应变片测量样品加载方向的变形量和外加应力的关系。如果在测试前，检查了样品和加载装置的对齐程度，则可以忽略对每个样品的应变测量。可用应变片验证样品的对齐情况。它们可用于测量测试过程中的纵向变形。在这两种情况下，应变片的长度应使其不受样品表面局部特征的影响（如纤维交叉）。应确保应变读数不受表面处理和所用粘合剂的影响。原则上，对于双向和多向纤维增强的陶瓷基复合材料，应变片的长度为复合材料编制单元尺寸的2倍以上。5.4数据记录系统可使用校准的记录仪来记录样品的载荷-形变量曲线。5.5尺寸测量装置应使用符合GB/T1216规定的千分尺测量样品尺寸，精确到±0.01mm。6样品板状样品的几何形状如图2所示，推荐尺寸见表1。出于不同目的，可采用以下任一种样品几何形状尺寸。—出于表征材料特性的目的，包括材料选择，样品宽度（b）应为6×d。—对于设计如图3所示的具有对齐孔部件的许用应力，应根据结构部件中孔间最小距离(T)考虑两种情况。如果T≥6d，样品宽度(b)应为6d。如果T<6d，样品宽度(b)应为T/2。从表面状态区分，样品分为两类：—制造好的样品只有长度和宽度被加工到规定的尺寸。在这种情况下，样品的两面可能呈现不规则的表面，而两个边缘呈现规则的加工表面。—机加工样品，样品的长度和宽度以及两个试验面经过加工，并呈现出规则的加工表面。厚度尺寸公差仅适用于加工样品。表1开孔拉伸试样的推荐尺寸单位为毫米项目偏差±0.05≥20×d_≥10×d≥5×d__aT：具有一排孔的部件上孔间最小间距（见图3）图2开孔拉伸样品示意图图3带有对齐孔拉伸样品示意图，T为结构部件中孔之间最小距离7样品制备7.1样品加工当从制造成品材料板上取样时，应注意将样品轴与所需的纤维加载轴对齐。应建立并记录避免损坏材料的加工参数。在样品制备过程中，应遵守这些参数。7.2样品数量5至少需要5个有效的试验结果（见9.6）。8试验条件试验的温度和相对湿度应分别为23℃±2℃,50%±10%。9试验步骤9.1位移或载荷速率在恒定位移或载荷速率下进行试验，使样品在10s至60s之间失效。应在试验报告中说明位移或载荷速率。9.2样品尺寸的测量应在样品中心和距离中心15mm的两个位置测定横截面积，测量精度应为±0.01mm，计算算术平均值。9.3应变测量在距离圆孔中心15mm处的样品两侧粘应变片，以查明弯曲载荷。9.4弯曲载荷在拉伸试验过程中，试样可能会发生弯曲。为了确定试验的有效性，有必要验证在试验条件下没有发生弯曲。每次都应进行这种验证。如果在测试前根据CEN/TS15867检查了样品和加载装置的对齐情况，则可以跳过该步骤。如在应力应变曲线线性部分，样品相对两面的应变值能满足式（1）要求，则弯曲应力是可接受的。式中：ε,——样品前表面拉伸应变；ε,,——样品同一横截面的后表面拉伸应变。对于给定应用中系统出现过度弯曲，应重新调整或修改。9.5装夹样品将样品安装在夹持系统或加载系统中，并保持其纵向轴线与试验机的轴线重合。应注意不要引起弯曲或扭转载荷。可在样品夹持区域粘结铝、铜、玻璃纤维增强聚合物复合材料、纸板或其他材料做成的调整片。这些调整片对于轴线对齐和防止样品在夹具内断裂非常有效。9.6试验步骤试验步骤如下：—载荷清零；6—应变清零；—开始加载，并记录载荷-形变量（或应变）曲线；—记录最大拉伸载荷和样品断裂位置。9.7试验有效性以下情况的试验无效:—未能确定和记录试验条件；—不符合特定试验条件；—弯曲应力状态不符合9.4的要求；—样品在夹具内滑动；—样品在夹具内断裂；—未在样品有孔区域断裂；—剪切破坏。10结果计算10.1开孔拉伸强度根据公式（2）计算开孔拉伸强度。式中：Sm——开孔拉伸强度，单位为兆帕（MPa）；Fm——最大拉伸力，单位为牛（N）；A0——样品的初始横截面(不考虑孔)，单位为平方米（m2b——样品平均宽度(不考虑孔)，单位为米（mh——样品平均厚度，单位为米（m）。10.2平均值，标准差和变异系数对于系列样品，计算平均值，标准差和变异系数。式中：x——平均值，单位为兆帕（MPa）；x——实验值，单位为兆帕（MPa）；s——估算的标准偏差；n——样品数量；Cv——变异系数，单位为百分比（%）。11试验报告测试报告应至少包含以下内容：a)测试实验室的名称和地址；b)试验日期，报告每页的唯一标识，客户名称、地址和签署人；c)采用的标准号；d)样品图；e)样品材料的详细信息，包括材料类型、制造代码、批号和纤维增强的方向等；f)试验参数，如标距长度，夹具系统或加载系统，应变片种类，力传感器等；g)加载位移速率或载荷速率；h)试验样品数量和有效样品数量；i)开孔拉伸强度的有效结果，平均值，标准偏差；j)上面结果对应的所有样品的断裂位置；其他信息。8（资料性）本文件与ISO14603:2012相比的结构变化情况表A.1给出了本文件与ISO14603:2012的章条编号对照情况。表A.1本文件与ISO14603:2012的章条编号对照情况112233445566778899--9（资料性）本文件与ISO14603:2012的技术性差异及其原因表B.1给出了本文件与ISO14603:2012的技术性差异及其原因。表B.1本文件与ISO14603:2012的技