ASTM C 297夹层结构平面拉伸强度标准试验方法中文版

ASTM标准：C297/C297M–04夹层结构平面拉伸强度标准试验方法1StandardTestMethodforFlatwiseTensileStrengthofSandwichConstructions本标准以固定标准号C297/C297M发布；标准号后面的数字表示最初采用的或最近版本的年号。带括号的数据表明最近批准的年号。上标（）表明自最近版本或批准以后进行了版本修改。本标准已经被美国国防部批准使用。1范围1.1本试验方法适用于测量组合夹层壁板的夹芯、夹芯-面板胶接或者面板的平面拉伸强度。允许的夹芯材料形式包括连续的胶接表面（如轻质木材或泡沫）和不连续的胶接表面（如蜂窝）。1.2以国际单位（SI）或英制单位（inch–pound）给出的数值可以单独作为标准。正文中，英制单位在括号内给出。每一种单位制之间的数值并不严格等值，因此，每一种单位制都必须单独使用。由两种单位制组合的数据可能导致与本标准的不相符。1.3本标准并未打算提及，如果存在的话，与使用有关的所有安全性问题。在使用本标准之前，本标准的用户有责任建立合适的安全与健康的操作方法，以及确定规章制度的适用性。2引用标准2.1ASTM标准2C274夹层结构术语TerminologyofStructuralSandwichConstructionsD792置换法测量塑料的密度和比重（相对密度）的试验方法；TestMethodsforDensityandSpecificGravity(RelativeDensity)ofPlasticsbyDisplacementD883与塑料有关的术语；TerminologyRelatingtoPlasticsD2584固化增强树脂的灼烧损失试验方法；TestMethodforIgnitionLossofCuredReinforcedResinsD2734增强塑料孔隙含量试验方法；TestMethodforVoidContentofReinforcedPlasticsD3039/D3039M聚合物基复合材料拉伸性能试验方法TestMethodforTensilePropertiesofPolymerMatrixCompositeMaterialsD3171复合材料的组分含量试验方法；TestMethodsforConstituentContentofCompositesMaterialsD3878复合材料术语；TerminologyforCompositeMaterialsD5229/D5229M聚合物基复合材料的吸湿性能及平衡状态调节试验方法；1本试验方法由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D30.09直接负责。当前版本于2004年5月1日批准，2004年5月出版。最初出版于1952年批准，上一版本为：C297–94(1999)，于1999年批准。2有关的ASTM标准请访问ASTM网站，或者与ASTM客户服务@astm.org联系。ASTM标准年鉴的卷标信息，参看ASTM网站标准文件摘要页。1E4E6E122E177E456E1309E1434E1471TestMethodforMoistureAbsorptionPropertiesandEquilibriumConditioningofPolymerMatrixCompositeMaterials试验机力标定操作规程；PracticesforForceVerificationofTestingMachines与力学试验方法有关的术语；TerminologyRelatingtoMethodsofMechanicalTesting选择样本尺寸用以估计批次或工艺质量测量的操作规程；PracticeforChoiceofSampleSizetoEstimateaMeasureofQualityforaLotorProcessASTM试验方法中各项精度和偏差的使用的操作规程；PracticeforUseoftheTermsPrecisionandBiasinASTMTestMethods与质量和统计有关的术语；TerminologyRelatingtoQualityandStatistics数据库中纤维增强聚合物基复合材料的标识指南GuidefortheIdentificationofFiber-ReinforcedPolymerMatrixCompositeMaterialsinDatabases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GuideforRecordingMechanicalTestDataofFiber-ReinforcedCompositeMaterialsinDatabases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GuidefortheIdentificationofFibers,Fillers,andCoreMaterialsinComputerizedMaterialPropertyDatabases3术语3.1定义——术语D3878定义了与高模量纤维及其复合材料有关的术语。术语D883定义了与塑料有关的术语。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优先于其他标准。3.2符号：A——试样横截面面积。CV——给定性能的样本离散系数（以百分数表示）。Fzftu——极限平面拉伸强度。Pmax——试样破坏前承受的最大载荷。sn-1——给定性能的样本的标准差。xi——给定性能在一个样本中单个试样的试验结果。x——给定性能在一个样本中的平均值或均值（估计平均值）。4试验方法概述4.1本试验方法中，夹层结构承受与夹层平面垂直的单轴拉伸载荷，载荷通过厚的加载块传递到夹层结构上，而加载块直接粘贴于夹层结构的面板或夹芯上。4.2平面拉伸强度唯一可接受的破坏模式是夹层结构内部的破坏，而加载块-夹层结构之间的脱胶破坏是不可接受的破坏模式。5意义与用途5.1对于夹层壁板，夹芯-面板胶接的整体性必须维持面板的稳定性，并能使得面板和夹芯之间2传递载荷。本试验方法能提供关于夹芯-面板胶接面强度和质量的信息，并且可以得到夹芯材料的平面拉伸强度数据。当主要用于胶接夹层壁板的质量控制试验时，本试验方法也可以得到用于结构设计性能、材料规范以及研究和研制的平面拉伸强度数据。5.2影响平面拉伸强度并应该在报告中给出的因素包括：面板材料、夹芯材料、胶粘剂材料、材料制备方法、面板铺层顺序和总厚度、夹芯集合尺寸（单元尺寸）、夹芯密度、胶粘剂厚度、试件几何尺寸、试件制备、试件状态调节、试验环境、试件对中度、加载方法、试验速度、面板的孔隙含量、胶粘剂的孔隙含量以及面板的增强体体积百分比。从本试验方法可获得的性能参数为平面拉伸强度。6影响因素6.1材料和试件制备——粗糙的材料制备方法、缺乏控制的纤维定位以及不适当的试样加工引起的损伤，是引起复合材料中材料数据高度分散的已知因素。影响夹层复合材料的特定材料因素包括夹芯密度的变化以及面板基体材料和夹芯胶粘剂的树脂固化程度。夹层壁板试件制备时，导致数据分散性的重要因素包括夹芯与面板之间的胶接不完全或不均匀、夹芯与面板单元不对中、接头的存在、空隙或其他的夹芯-面板不连续、面外弯曲、面板厚度的变化以及表面粗糙度。6.2系统对中度——过度弯曲引起试样提前破坏。应尽量消除由试验系统引起的过度弯曲。夹头对中度不好、不合适的试件加工或者粘贴的加载块和加载夹具不对中，均可能导致弯曲。如果怀疑试验机的对中度，应采用试验方法D3039/D3039M中论述的方法检查其对中度。6.3几何尺寸——影响夹层结构平面拉伸强度的特定几何参数包括：夹芯单元的几何形状、夹芯厚度、试件形状（正方形或圆形）、胶粘剂厚度、面板厚度及面板的单层厚度。6.4环境——试验时的环境条件将对试验结果产生影响，在不同环境下进行试验的试件，其强度和破坏模式可能有明显的差别。对于每一种面板、胶粘剂和夹芯材料，应单独评定最严酷的环境条件。6.5状态调节——经过湿度调节的试件如果不能合适地粘贴到加载块上，则必须在状态调节前进行粘贴。与不粘贴加载块的试验相比，加载块粘贴后将对试件内部的吸湿量产生影响。7设备7.1千分尺——采用公称直径为4~5mm[0.16~0.20in]的千分尺，其球形面放在不规则表面一侧，例如层压板真空袋一侧表面，平的基准面放在机械加工平面或很光滑的模具一侧表面。仪器的精度应是其最小读数在试件长度、宽度和厚度尺寸的1%以内。对于典型试件的几何尺寸，精度为25µm[0.001in]的仪器能满足对试件厚度、长度和宽度的测量。7.2加载夹具——加载夹具应自动对中，并且不施加偏心载荷，图1给出了满足要求的试验夹具。加载块应足够坚硬，以在加载时使得粘贴的夹芯或面板保持平坦，已经发现40-50mm厚的加载块能满足要求。加载块的允许公差（以及对中要求）如图2所示。7.3试验机——试验机应与操作规程E4相一致，并满足以下要求：7.3.1试验机形式——试验机应有一个完全固定的端头和一个可移动端头。7.3.2传动机构—试验机的传动机构应当能够使可移动加载头相对于固定加载头具有一个可控制的速度。可移动加载头的速度能够按照11.6节的规定可调。7.3.3载荷指示器——试验机的载荷传感器应能指示试件承受的总图1平面拉伸试验装置3载荷。该装置应在规定的试验速率下无惯性滞后，且在整个载荷范围内给出的载荷精度应在显示值的1%以内。7.4调节箱——在非试验室环境下调节材料时，要求使用温度/蒸汽水平可控的环境调节箱，并能将温度保持在所要求温度的3C[5F]以内，相对湿度保持在所要求相对湿度的3%以内。调节箱的环境条件在正常范围内应能连续自动或手动控制。7.5环境试验箱——对于不同于大气环境的试验室条件的试验环境，要求采用环境试验箱。环境箱能使试件的工作段在力学试验期间保持在要求的试验环境下。加载中心线最大0.025mm[0.001in]加载块w/2w夹芯边界公差(相对于加载块边界)：对于w2，0.025mm对于w2，(0.013w)mm试件加载块图2允许的胶接组合件公差8取样和试件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有效的结果，如设计试验的情况。为了得到具有统计意义的数据，应参考操作规程E122中所述的方法，并给出取样方法。8.2几何形状——试件应具有正方形或圆形截面、并且夹层壁板具有相同的厚度。对于不同类型的夹芯材料，试件面板的最小面积如下：8.2.1连续粘接表面（例如轻质木材、泡沫）——试件面板的最小面积为625mm2[1.0in2]。8.2.2非连续网格的粘接表面（例如蜂窝）——要求的面板面积依赖于网格尺寸，以确保满足网格数量的最低要求。对于常用的网格尺寸，表1给出了最小面板面积的推荐值。试件至少应包含大约60个网格。表中列出的最大的面板面积（5625mm2[9.0in2]）是本试验方法实际的最大极限。对于网格尺寸大于9mm[0.375in]的夹芯材料，试件可以包含较少的网格数量。表1推荐的最小试件面板面积最小网格尺寸，mm[in]3.0[0.125]6.0[0.250]最大网格尺寸，mm[in]3.0[0.125]6.0[0.250]9.0[0.375]最小面板面积，mm2[in2]625[1.0]2500[4.0]5625[9.0]48.3试件制备——对于本试验方法，试件的制备非常重要。从大壁板上切割试件时，应特别小心，以避免由于不适当的加工方法而引起切口、划痕、粗糙或不平的表面、或者分层，并通过水润滑的精确切割、碾磨或磨削，得到试件最终尺寸。对于多数材料体系，使用金刚砂工具是非常有效的。试件边缘的平直度和平行度应在规定的公差范围内。记录并报告试件的切割加工方法。8.4标记——为了便于区分试件，且能追溯到原材料，应对试件作标记，试件的标记应既不受试验的影响，又不影响试