ASTM D30 国外复合材料试验标准汇编 中文版.pdf
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i目目录录1复合材料标准术语(D3878-07).(翻译:
丁惠梁校对:
沈真)12聚合物基复合材料试验标准指南(D4762-04).(翻译:
杨胜春校对:
沈真)93复合材料纤维增强体取向编码的标准方法(D6507-00(05).(翻译:
刘志真校对:
沈真)384数据库中标识纤维增强聚合物基复合材料的标准指南(E1309-05).(翻译:
李雪芹校对:
李宏远,沈真)435数据库中纤维增强复合材料力学试验数据收录的标准指南(E1434-00(06).(翻译:
彭勃校对:
张子龙,沈真)696计算机化材料性能数据库纤维、填料和芯材标识标准指南(E1471-92(04).(翻译:
马宏毅校对:
沈真)1067连续丝状碳和石墨纤维束性能的标准试验方法(D4018-99(04).(翻译:
沈真校对:
沈真)1158聚合物基复合材料及其层压板短梁强度标准试验方法(D2344-00(00).(翻译:
杨胜春校对:
沈真)1279聚合物基复合材料拉伸性能标准试验方法(D3039-07).(翻译:
徐国栋校对:
杨胜春,沈真)13810剪切加载无支持工作段的聚合物基复合材料压缩性能标准试验方法(D3410-03).(翻译:
杨胜春校对:
沈真)15911采用45层压板拉伸试验测量聚合物基复合材料面内剪切响应的标准试验方法(D3518-94(07).(翻译:
谢佳卉校对:
沈真)18212轨道剪切方法测定聚合物基复合材料面内剪切性能标准试验方法(D4255-01(07).(翻译:
张开达校对:
沈真)19313聚合物基复合材料吸湿性能和浸润平衡的标准试验方法(D5229-92(04).(翻译:
李野校对:
沈真)21314采用V形缺口梁方法测量复合材料剪切性能标准试验方法(D5379-05).(翻译:
杨胜春校对:
沈真)23215复合材料平板制备及试样制备工艺标准指南(D5687-95(07).(翻译:
丁惠梁校对:
沈真)25416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(D6641-01).(翻译:
杨胜春校对:
沈真)28217织物增强的纺织复合材料试验标准指南(ASTMD6856-03).(翻译:
杨胜春校对:
沈真)29618用动态力学分析法测量聚合物基复合材料玻璃化转变温度的标准试验方法(D7028-07).(翻译:
沈真校对:
王汝敏)308ii19由形轨道剪切方法测定复合材料剪切性能标准试验方法(D7078-05).(翻译:
张开达校对:
沈真)32020聚合物基复合材料弯曲性能标准试验方法(D7264-07).(翻译:
丁惠梁校对:
沈真)33921聚合物基复合材料层压板开孔拉伸强度标准试验方法(D5766-07).(翻译:
谢佳卉校对:
沈真)35422聚合物基复合材料层压板挤压响应的标准试验方法(D5961-05).(翻译:
谢鸣九校对:
杨胜春,沈真)36423测量纤维增强聚合物基复合材料对集中准静态压痕力的损伤阻抗的标准试验方法(D6264-07).(翻译:
柴亚南,沈真校对:
沈真)39624聚合物基复合材料层压板开孔压缩强度标准试验方法(D6484-04).(翻译:
沈真校对:
沈真)41225聚合物基复合材料层压板充填孔拉伸和压缩试验的标准实施方法(D6742-07).(翻译:
谢佳卉校对:
沈真)43226测量纤维增强聚合物基复合材料对落锤冲击事件的损伤阻抗的标准试验方法(D7136-07).(翻译:
魏宏艳校对:
沈真)44327含损伤聚合物基复合材料板压缩剩余强度性能的标准试验方法(D7137-07).(翻译:
魏宏艳校对:
沈真)46328聚合物基复合材料层压板采用2-钉试样的挤压/旁路响应标准试验方法(D7248-07).(翻译:
谢鸣九校对:
沈真)48429测量纤维增强聚合物基复合材料紧固件拉脱阻抗的标准试验方法(D7332-07).(翻译:
谢鸣九校对:
沈真)52030单向纤维增强聚合物基复合材料I型层间断裂韧性的标准试验方法(D5528-01(07).(翻译:
杨宇校对:
杨胜春,沈真)53731定向纤维-树脂复合材料压缩性能的SACMA推荐试验方法(SACMASRM1R-94).(翻译:
沈真校对:
沈真)55432定向正交层纤维-树脂复合材料的压缩性能的SACMA推荐试验方法(SACMASRM6-94).(翻译:
沈真校对:
沈真)56233ASTMD30标准目录563I译者前言译者前言复合材料性能测试和数据表征是复合材料在结构中大量应用的前提条件之一,我国在上世纪80年代,当复合材料刚刚开始用于结构时,曾对性能测试方法开展过比较多的研究,并参照国外的先进标准建立了一系列国家和航空工业标准,为随后的新复合材料体系研究和结构应用奠定了基础。
复合材料性能测试的早期方法基本上是参照金属及增强塑料制订的,随着对复合材料研究的深入,发现复合材料与金属或增强塑料的破坏机理完全不同,近30年来美国ASTMD30复合材料委员会对原有的复合材料性能测试试验方法进行了多次修订,并根据复合材料的特点增加了许多标准,目前使用的标准大部分都是进入本世纪后重新制订的,随着2006年用D7264聚合物基复合材料弯曲性能标准试验方法将D790非增强和增强塑料及电绝缘材料弯曲性能标准试验方法取代后,使得复合材料性能测试完全脱离了金属和增强塑料性能测试体系。
而我国从上世纪90年代以来,对复合材料性能测试方法研究基本上处于停顿状态,致使目前国内使用的复合材料性能测试标准只相当于国外上世纪70年代末的水平。
随着复合材料在我国航宇乃至其他工业界的应用迅速增加,特别是民机用复合材料及其结构的研究和发展,采用与国际接轨的复合材料性能先进测试方法和标准已成了刻不容缓的需求。
美国ASTMD30复合材料委员会负责用于表征高模量(大于20GPa)纤维及用这些纤维增强的聚合物或金属基复合材料的标准,包括组分性能、热和物理性能、单层和层压板力学性能及结构性能的试验标准。
它虽然植根于航空航天工业,但其研究成果同样支持了用先进复合材料制造的汽车、娱乐、医药和其他工业产品。
美国国防部和FAA通过军用手册MIL-HDBK-17复合材料手册明确规定“只要适用,就应采用ASTMD30的试验方法”,ASTMD30的试验标准代表了当前国际先进水平,也是迄今为止国内编制复合材料性能国家与航空工业标准的主要依据,为此在国防科技工业技术研究项目民用飞机结构强度刚度设计与验证指南项目的支持下,组织翻译出版了ASTMD30的相关标准,并作为飞机结构强度技术研究参考资料系列丛书出版。
迄今为止ASTMD30标准共计72项,计划分为上下册,上册共收录目前急需的31项标准(包括2项目前仍在使用的SACMA压缩试验标准),下册预计于2009年10月出版。
由于与国内试验标准编制的理念不同,D30的标准提供了详细的操作步骤和详尽的编写背景与影响因素,即使制订了相应的国家或航空工业标准,这些标准仍有重要的参考价值。
限于时间和水平,译文可能会存在一些错误,敬请批评指正。
编译工作组2008年11月II国外复合材料试验标准汇编国外复合材料试验标准汇编编译工作组编译工作组组长:
沈真副组长:
杨胜春柴亚南成员:
(按姓氏笔画排列)丁惠梁马宏毅王汝敏石定杜刘志真李宏运李雪芹李野杨宇张子龙张开达徐国栋谢鸣九谢佳卉彭勃魏宏艳编辑:
王俭陈丽敏1ASTMD3878-07复合材料标准术语复合材料标准术语1StandardTerminologyforCompositeMaterials1范围范围1.1这些定义中涵盖了通用术语,包括在民用中重要的术语;这些术语出现在一个或多个有关含高模量(大于20GPa3106psi)纤维的复合材料标准中。
1.2在大多数情况下这些定义包含了复合材料工业中使用的特殊含义。
没有试图包含将同一术语用于复合材料工业以外时的普通含义。
1.3所包含的术语一般已被批准作为标准。
2引用文件引用文件2.1ASTM标准2D123与纺织有关的术语TerminologyRelatingtoTextiles2.2军用手册MIL-HDBK-1733术语术语3.1定义45层压板层压板(45laminate)一种仅由+45铺层和-45铺层组成的均衡对称层压板。
角铺层层压板角铺层层压板(angleplylaminate)一种由正和负铺层构成的均衡层压板,其中是相对于基准方向的锐角。
均衡层压板均衡层压板(balancedlaminate)每个关于层压板主轴正取向层均有相应负取向层的任何层压板。
编织物编织物(braidedfabric)参见织物(fabric)项内的编织物(braidedfabric)。
.透气带透气带(breatherstring)由诸如玻璃纤维材料构成的一段管子,用于在层压板与透气1本标准术语由ASTM的复合材料委员会D30审定,并由标准编辑与资源专业委员会D30.01直接负责。
当前版本于2007年5月1日批准,2007年6月出版。
最初版本于1981年批准。
上一版本为D387804a,2004年批准。
2要参照ASTM标准,请访问ASTM网站,www.astm.org,或ASTM的客户服务serviceastm.org。
关于ASTM标准年鉴的各卷信息,参见ASTM网站上标准的文件汇总页面。
3可从ASTMInternational获得TheCompositeMaterialsHandbookMIL17.也可从StandardizationDocumentsOrderDesk,DODSSP,Bldg.4,SectionD,700RobbinsAve.,Philadelphia,PA19111-5094,得到MIL-HDBK-17。
2材料之间提供真空通路。
束束(bundle)普通术语,用于表示一束基本平行的长丝。
碳纤维先驱体碳纤维先驱体(carbonfiberprecursor)用以通过高温分解而制成碳纤维的材料。
聚丙烯腈、人造纤维、或沥青纤维等是常用的先驱体。
松垂度松垂度(catenary)1)长丝松垂度长丝松垂度(filamentcatenary)由于不等张力的结果,规定长度丝束、纤维束、或原丝中长丝长度的差异;在张紧的水平丝束、纤维束、或原丝中某些长丝比其他下垂较少的倾向。
2)粗纱松垂度粗纱松垂度(rovingcatenary)由于不等张力的结果,规定长度粗纱中丝束、纤维束、或原丝长度的差异;在张紧的水平粗纱中某些纤维束、丝束、或原丝比其他下垂较少的倾向。
均压板均压板(caul)一个平坦或有轮廓外形的模具,用于在层压板压实或固化过程中均布压力并给定层压板的上表面外形。
共制造共制造(co-fabrication)夹层结构中的制造工艺,其中,在将面板粘接到芯子上的同时,把一些物件如镶嵌件和结构的其他零件同时粘接到壁板内。
复合材料复合材料(composite)1)复合材料复合材料(compositematerial)由两种或多种彼此不溶解的材料组成的一种物质;这些材料组合形成一种有用,并具有这些组分所不具备的某些性能的工程材料。
讨论从微观尺度看复合材料本质上是非均质的,但在某些工程应用中往往从宏观的尺度假设其为均质的。
复合材料的组分保持了其本性:
虽然它们协同作用,但它们不溶解或并不完全彼此融合。
2)不连续纤维增强复合材料不连续纤维增强复合材料(discontinuousfiber-reinforcedcomposite)用不连续纤维增强基体所构成的的任何复合材料。
这些纤维可以是晶须或短切纤维。
3)织物增强复合材料织物增强复合材料(fabric-reinforcedcomposite)用织物(机织、针织、或编织的纤维集合物)增强基体所构成的的任何复合材料。
4)纤维增强复合材料纤维增强复合材料(fiber-reinforcedcomposite)用连续或不连续纤维增强基体所构成的的任何复合材料。
5)长丝复合材料长丝复合材料(filamentarycomposite)用连续纤维增强的复合材料。
6)单向纤维增强复合材料单向纤维增强复合材料(unidirectionalfiber-reinforcedcomposite)其所有纤维沿着一个方向排列的任何纤维增强复合材料。
连续长丝纱连续长丝纱(continuousfilamentyarn)由两根或多根连续长丝捻合而成的单个纤维束。
正交铺层层压板正交铺层层压板(crossplylaminate)只由0和90铺层组成的层压板。
这板不一定是对称的。
挡块挡块(dam)一种固体材料(诸如硅橡胶、钢或铝),用于在复合材料制造中将基体材料包容在规定的边界内,或用于防止工艺袋的拱起。
损伤损伤(damage)在结构和结构力学中,指由于制造或服役使用在材料或结构中形成的结构异常。
损伤阻抗损伤阻抗(damageresistance)在结构和结构力学中,指与某一事件或一系列事件相3关的力、能量或其他参数和所产生损伤尺寸及类型之间关系的一个度量。
讨论对于给定的损伤尺寸或类型,损伤阻抗随力、能量或其他参数增加而增加;反之,对给定的施加的力、能量或其他参数,损伤阻抗随损伤的减小而增加。
具有高损伤阻抗的材料或结构由于给定的事件会产生较小的物理损伤;具有高损伤容限的材料或结构可能会产生不同程度的损伤,但会具有很高的剩余功能。
损伤阻抗的材料或结构可以是,也可以不是损伤容限的。
损伤容限损伤容限(damagetolerance)
(1)在结构和结构材料中,损伤尺寸和类型与(对特定的载荷条件,结构或结构材料的工作)性能参数(如强度或刚度)水平关系之间的度量;
(2)在结构系统中,存在特定或规定损伤水平时,这样的体系在指定的性能参数(如幅值、时间长度和载荷类型)下运行而不破坏的能力。
讨论损伤容限涉及并能用若干在不同水平(材料、结构或整个系统)下起作用的因素来提供,这些因素包括:
(1)基本材料存在损伤时的工作能力(常常称为剩余强度问题);
(2)由材料和结构考虑提供的损伤扩展阻抗或包容能力;和(3)系统的检测和维护计划,它允许损伤被检出和纠正,并取决于材料、结构和使用的考虑。
对给定的性能参数水平,损伤容限随损伤尺寸的增加而增加;对给定的损伤尺寸,损伤容限随性能参数水平的增加而增加。
损伤容限取决于施加的载荷类型,例如压缩载荷的损伤容限通常不同于同样水平拉伸载荷的损伤容限。
损伤容限常常与损伤阻抗相混淆,损伤容限直接而且只与损伤尺寸和类型有关,而与损伤如何产生不直接相关。
这样,损伤容限与损伤阻抗是截然不同的。
除胶除胶(debond)胶接接头或界面有意的分离,通常为了修理或重新加工。
预压实预压实(debulk)为在层压板压实前通过使用真空或机械手段减少层间的空隙。
讨论可以在周围环境或在高温下进行铺层的预压实。
分层分层(delamination)层压板内层的分离。
层压板内的分层可是局部的或者可能包括很大面积。
旦旦(Denier)一种表示线密度的直接计量体系,等于9000m长纱、长丝、纤维或其他纺织纱线用克表示的质量。
脱胶(脱胶(disbond)两个胶接体间胶接界面内出现胶黏剂或胶层破坏的区域。
在结构寿命期内的任何时间,都可能由于各种原因发生脱胶。
有时脱胶还指在层压板制品两个铺层间的分离区域,(这时,通常更多使用“分层”一词。
)不连续纤维不连续纤维(discontinuousfiber)试样或元件内的一种多晶体状的或无定形的纤维,或者指在所考虑应力场内有一个或两个端头的纤维。
对不连续纤维的最小直径无限定,但其最大直径不得超过0.25mm(0.010in)。
丝束丝束(end)在纤维复合材料中,用以表示加捻或不加捻基本平行对齐的连续长丝有序组合的一般术语。
讨论这个术语包括丝束、原丝、梳条、纱和粗纱。
纤维形式术语之间的关系见表1。
织物织物(fabric)一种平面纺织品(同义词:
cloth)。
编织物编织物(braidedfabric)由编织工艺织成的布。
针织物针织物(knittedfabric)由针织工艺织成的布。
非机织织物非机织织物(nonwovenfabric)通过机械、化学、热力或溶解手段的任何组合,将纤维粘接、或联锁、或二者兼用(但是不相交叉)所制成的布。
合股纱合股纱(pliedyarn)由两股或两股以上的单支纱经一次操作加捻而成的纱。
讨论合股是从每个单支纱捻合的相反方向进行,用于反抗单支纱退捻的趋势。
4机织织物机织织物(wovenfabric)由机织工艺织成的布。
制造制造(fabrication)制作、成形、构造、或组装一个产品或构件的过程。
表表1纤维形式纤维形式连续长丝不连续长丝加捻加捻少加捻或不加捻加捻少加捻或不加捻丝束TowABPCD原丝Strand梳条Silver单纱SingleyarnPP合股纱PliedyarnPP粗纱RovingEP纱束End(可用于以上任何一个的普通术语)短切纤维ChoppedfiberP晶须Whisker(单晶)A小丝数;B第二个替换的定义/;C主要的首选的定义/;D不适用;E大丝数。
纤维纤维(fiber)有序组合的一根或多根长丝。
讨论有很多定义特定类型纤维形式的一般术语或专门术语。
这些纤维术语之间的关系见表1。
纤维含量纤维含量(FiberContent)复合材料中含有的纤维数量,用重量百分数或体积百分数来表示。
有时将其表达为分数,即纤维体积百分数。
纤维体积百分数纤维体积百分数(fibervolumefraction)见纤维含量。
丝丝(filament)一种纤维形式的材料,其长径比10而有效直径20GPa3.0106psi。
4意义和用途意义和用途4.1本标准的目的是帮助选择聚合物基复合材料的标准,并特别对ASTMD30复合材料委员会制定的关于连续纤维增强聚合物基复合材料试验标准的适用性进行了总结。
为了便于引用和比较,本标准还包含了其他ASTM委员会的许多常用或适用的ASTM标准。
5标准试样制备标准试样制备5.1聚合物基复合材料试样的制备在指南D5687中进行了描述。
6标准试验方法标准试验方法6.1表1表5对评定聚合物基复合材料的ASTM试验方法进行了综述,其中包括只要适用的每一个试验方法的优点、缺点及其他说明,有可能时,鉴别了单个首选的试验方法。
试验方法类别表号单层/层压板静态性能表1单层/层压板动态性能表2层压板/结构响应表3组分/先驱体/热物理性能表4环境调节/阻抗表57标准数据报告标准数据报告7.1组分材料描述指南E1471给出了描述复合材料组分的数据报告格式。
7.2复合材料描述指南E1309给出了描述复合材料的数据报告格式。
7.3复合材料试验数据E1434给出了复合材料力学试验数据结果的数据报告格式。
8关键词关键词挤压强度,bearingstrength;热膨胀系数,coefficientofthermalexpansion;16复合材料,compositematerials;composites;压缩,compression;压缩强度,compressivestrength;组分含量,constituentcontent;裂纹扩展试验,crack-growthtesting;蠕变,creep;蠕变强度creepstrength;热膨胀系数,CTE;曲梁强度,curved-beamstrength;损伤,damage;数据记录,datarecording;datarecords;分层,delamination;密度,density;弹性模量,elasticmodulus;疲劳,fatigue;纤维,fiber;纤维体积,fibervolume;长丝,filament;充填孔压缩强度,filled-holecompressionstrength;充填孔拉伸强度,filled-holetensilestrength;平面拉伸强度,flatwisetensilestrength;弯曲模量,flexuralmodulus;弯曲,flexure;断裂,fracture;断裂韧性,fracturetoughness;凝胶时间,geltime;玻璃化转变温度,glasstransitiontemperature;环向缠绕,hoop-wound;冲击,impact;冲击强度,impactstrength;单层,lamina;层压板,laminate;基体含量,matrixcontent;混合型,mixedmode;I型,modeI;II型,modeII;III型,modeIII;弹性模量,modulusofelasticity;吸湿量,moisturecontent;17湿扩散率,moisturediffusivity;泊松比,poissonsratio;开孔压缩,OHC;开孔拉伸,OHT;开孔压缩强度,open-holecompressivestrength;开孔拉伸强度,open-holetensilestrength;面外压缩强度,out-of-planecompressivestrength;面外剪切强度,out-of-planeshearstrength;面外拉伸强度,out-of-planetensilestrength;试板,panel;平板,plate;聚合物基复合材料,polymermatrixcomposites;预浸带,prepreg;增强体,reinforcement;增强体含量,reinforcementcontent;增强体体积,reinforcementvolume;树脂,resin;树脂含量,resincontent;剪切,shear;剪切模量,shearmodulus;剪切强度,shearstrength;短梁强度,short-beamstrength;比热,specificheat;应变能释放率,strainenergyreleaserate;强度,strength;结构,structure;拉伸强度,tensilestrength;拉伸,tension;热传导率,thermalconductivity;热膨胀系数,thermalexpansioncoefficient;热扩散率,thermaldiffusivity;丝束,tow;V形缺口梁强度,V-notchedbeamstrength;空隙含量,voidcontent;缠绕,winding;纱,yarn。
18表表1单层单层/层压板静力试验方法层压板静力试验方法试验方法试件测量的性能优点缺点备注面内拉伸试验方法拉伸强度直边试样;适合于随机非连续或连续纤维复合材料;带或不带加强片试样均可用带加强片的构型要求谨慎地选择胶黏剂,并对试样制备有特殊要求;某些铺层形式会导致边缘分层,从而影响拉伸强度对大多数情况为首选方法;与D5083相比,提供了更多的结构构型、要求和指导;相对于试验方向,层压板必须是对称均衡的D3039拉伸模量泊松比应力-应变响应要求使用应变片或位移传感器;模量测量不要求使用加强片模量测量通常很可靠D638拉伸强度拉伸模量哑铃形试样;试样容易制备在倒角(半径)处存在应力集中;不适合于方向性强的纤维复合材料不推荐用于高模量复合材料;技术上与ISO527-1等效D5083拉伸强度拉伸模量
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