間斷裂韌性的測(cè)定雙懸臂梁非對(duì)稱彎曲》(征求意見(jiàn)稿) 5 14 15 15 經(jīng)委員投票表決，一致同意向國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)化管理委員會(huì)提交項(xiàng)目申報(bào)號(hào)文《國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)化管理委員會(huì)關(guān)于下達(dá)2024年第七批推薦性國(guó)家標(biāo)斷裂韌性的測(cè)定雙懸臂梁非對(duì)稱彎曲》計(jì)劃的制定工作。項(xiàng)目由全公司北京民用飛機(jī)技術(shù)研究中心于2024年10月開始了本標(biāo)準(zhǔn)的了一致認(rèn)同，同時(shí)標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)內(nèi)容的關(guān)注點(diǎn)如下：大部分單位均采用纖維增強(qiáng)復(fù)合材料Ⅰ型-Ⅱ型混合型層間斷裂韌性的測(cè)定雙懸臂梁纖維原材料、制品、風(fēng)電及清潔能源等領(lǐng)域的27名專家對(duì)標(biāo)準(zhǔn)的編說(shuō)明等進(jìn)行了修改，對(duì)典型的碳纖維增強(qiáng)復(fù)合材料板進(jìn)行了驗(yàn)證試合型層間斷裂韌性的測(cè)定雙懸臂梁非對(duì)稱彎曲》征求意見(jiàn)稿和編制表1本標(biāo)準(zhǔn)主要起草人工作分工序號(hào)姓名單位人員分工1徐吉峰中國(guó)商用飛機(jī)有限責(zé)任公司北京民用飛機(jī)技術(shù)研究中心總負(fù)責(zé)，各單位之間的協(xié)調(diào)組織2王巖中國(guó)商用飛機(jī)有限責(zé)任公司北京民用飛機(jī)技術(shù)研究中心標(biāo)準(zhǔn)主體內(nèi)容編寫3段沐楓中國(guó)商用飛機(jī)有限責(zé)任公司北京民用飛機(jī)技術(shù)研究中心標(biāo)準(zhǔn)主體內(nèi)容編寫中國(guó)商用飛機(jī)有限責(zé)任公司北京民用飛機(jī)技術(shù)研究中心為主編-Ⅱ型混合型層間斷裂韌性的準(zhǔn)確測(cè)定為復(fù)合材料的損傷容限設(shè)計(jì)采試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)》的要求編寫該標(biāo)準(zhǔn)。本標(biāo)準(zhǔn)是在參考ASTMD6671本標(biāo)準(zhǔn)使用懸臂梁非對(duì)稱彎曲方法（DCB-UBM）法來(lái)得到復(fù)合藝改變、鋪層改變等因素對(duì)復(fù)合材料的影響，可供研制和設(shè)計(jì)過(guò)程測(cè)量Ⅰ型-Ⅱ型復(fù)合型層間斷裂韌性最常用的方法為混合型彎曲(e)MMB(f)CLS圖1Ⅰ型-Ⅱ型混合型層間斷裂韌性試驗(yàn)方法表1Ⅰ型-Ⅱ型型層間斷裂韌性優(yōu)劣性對(duì)比123表2現(xiàn)有測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)要求的試樣尺寸12a)試驗(yàn)機(jī)要求斷裂韌性測(cè)量試驗(yàn)需要在配有張開式引伸計(jì)或視頻引伸計(jì)的試驗(yàn)機(jī)上進(jìn)行，并且要能自動(dòng)記錄載荷-裂紋張開位移曲線，其中視頻試驗(yàn)機(jī)應(yīng)符合GB/T16825的相關(guān)規(guī)定，其測(cè)力系統(tǒng)準(zhǔn)確度應(yīng)為1b)試驗(yàn)夾具要求圖2試驗(yàn)夾具要求c)試樣形狀與尺寸要求在試樣中面植入嵌入物。若埋層尺寸太短，則容易在加載過(guò)程中造成預(yù)制裂紋臺(tái)階處的開裂，使得裂紋不在預(yù)設(shè)的對(duì)稱面上擴(kuò)展。試d)加工要求e)試件預(yù)埋分層試樣安裝和加載幾個(gè)部分。其中試樣檢查和試樣狀態(tài)調(diào)節(jié)可參考驟中需要注意的事項(xiàng)進(jìn)行說(shuō)明，也是編寫本a)試驗(yàn)前準(zhǔn)備-幾何尺寸測(cè)量b)安裝對(duì)中要求c)加載與卸載要求率如5-10mm/min的位移加載速率將松弛的鋼絲繩拉緊進(jìn)行預(yù)加載，1證和分析。測(cè)試中選取了兩種T800和T300級(jí)別碳纖維增強(qiáng)復(fù)合材料板，這兩類規(guī)格的材料（表4）在航空航天、航海和風(fēng)電等領(lǐng)域具表44測(cè)試所用碳纖維復(fù)合材料的規(guī)格和性能碳纖維復(fù)合材料級(jí)別拉伸強(qiáng)度拉伸模量單層厚度表5測(cè)試試驗(yàn)件矩陣材料試件編號(hào)鋪層順序鋪層層數(shù)界面試驗(yàn)類型T800級(jí)層合板試件T800-P-R1-1042//018//0420//0靜力拉伸T800-P-R1-2T800-P-R2-1T800-P-R2-2T300級(jí)層合板試件T300-P-R1-1016//018//0160//0T300-P-R1-2T300-P-R1-3T300-P-R1-4T300-P-R2-1042//018//0420//0T300-P-R2-22T300-P-R2-3T300-P-R2-4圖3試驗(yàn)裝置裝配圖響。本實(shí)驗(yàn)中選用常用的3種預(yù)埋分層的尺寸表6預(yù)埋分層尺寸夾雜薄層Ⅰ0.013Ⅱ0.013Ⅲ0.013厚度約為9.4mm，預(yù)埋夾雜薄層放置于復(fù)合材料板的正中間位置。3a)預(yù)埋分層長(zhǎng)度為10mm的分層形式b)預(yù)埋分層長(zhǎng)度為15mm的分層形式4c)預(yù)埋分層長(zhǎng)度為20mm的分層形式圖4預(yù)埋分層長(zhǎng)度對(duì)測(cè)試結(jié)果的影響表7不同厚度試驗(yàn)件矩陣材料試件編號(hào)鋪層順序鋪層層數(shù)T300級(jí)層合板試件T300-16-1016//018//0169.4T300-16-2T300-16-35T300-16-4T300-42-1042//018//042T300-42-2T300-42-3T300-42-4圖450層的試件（T300-16-1）劈開部分過(guò)程圖圖550層的試件（T300-16-2）劈開部分過(guò)程圖繪制試件T300-16-1和T300-16-2的系統(tǒng)載荷—張6a）載荷和張開位移圖b）裂紋擴(kuò)展尺寸隨時(shí)間變化規(guī)律曲線圖650層的試件（T300-16-1）試驗(yàn)數(shù)據(jù)曲線a）載荷和張開位移圖b）裂紋擴(kuò)展尺寸隨時(shí)間變化規(guī)律曲線圖750層的試件試（T300-16-2）驗(yàn)數(shù)據(jù)曲線針對(duì)同樣50層厚度的試驗(yàn)件，在Ⅱ型斷裂7圖850層的試件（T300-16-3）劈開部分過(guò)程圖圖950層的試件（T300-16-4）劈開部分過(guò)程圖系統(tǒng)載荷—張開位移曲線和根據(jù)視頻測(cè)量出的裂紋擴(kuò)展如圖10和圖11所示。期間由于裂紋擴(kuò)展帶來(lái)的影響，其8a）載荷和張開位移圖b）裂紋擴(kuò)展尺寸隨時(shí)間變化規(guī)律曲線圖1050層的試件（T300-16-3）試驗(yàn)數(shù)據(jù)曲線a）載荷和張開位移圖b）裂紋擴(kuò)展尺寸隨時(shí)間變化規(guī)律曲線圖1150層的試件（T300-16-4）試驗(yàn)數(shù)據(jù)曲線9圖12102層的試件（T300-42-1）劈開部分過(guò)程圖圖13102層的試件（T300-42-2）劈開部分過(guò)程圖a）載荷和張開位移圖b）裂紋擴(kuò)展尺寸隨時(shí)間變化規(guī)律曲線圖14102層的試件（T300-42-1）試驗(yàn)數(shù)據(jù)曲線a）載荷和張開位移圖b）裂紋擴(kuò)展尺寸隨時(shí)間變化規(guī)律曲線圖15102層的試件（T300-42-2）試驗(yàn)數(shù)據(jù)曲線圖16102層的試件（T300-42-3）劈開部分過(guò)程圖圖17102層的試件（T300-42-4）劈開部分過(guò)程圖a）載荷和張開位移圖b）裂紋擴(kuò)展尺寸隨時(shí)間變化規(guī)律曲線圖18102層的試件（T300-42-3）試驗(yàn)數(shù)據(jù)曲線a）載荷和張開位移圖b）裂紋擴(kuò)展尺寸隨時(shí)間變化規(guī)律曲線圖19102層的試件（T300-42-4）試驗(yàn)數(shù)據(jù)曲線T300-42-4實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示的變化規(guī)律與試件T300-42-3類似。試圖20所有樣品的載荷和張開位移曲線復(fù)合材料Ⅰ型-Ⅱ型混合型層間斷裂韌性的測(cè)定雙懸臂梁非對(duì)稱彎曲的循環(huán)比對(duì)試驗(yàn)，本次試驗(yàn)共發(fā)出T800級(jí)別和T30合比較各實(shí)驗(yàn)室測(cè)試結(jié)果，離散度在8%-16.5%之間，各試驗(yàn)室的測(cè)厚度的T300級(jí)樣品大。其他實(shí)驗(yàn)室測(cè)試結(jié)果后續(xù)補(bǔ)充。表8層間斷裂韌性測(cè)試結(jié)果實(shí)驗(yàn)室代號(hào)試件編號(hào)IR=I臨界系統(tǒng)斷裂韌性斷裂韌性平均值斷裂韌性離散度實(shí)驗(yàn)室AT800-42-10.2179202.6310117.5412.8%T800-42-20.2171364.311032.45T800-42-33.4643750.892282.3382630.2316.5%T800-42-43.4643059.772978.12T300-16-10.217367.36357.037278.3012.5%T300-16-20.217416.58174.15T300-16-30.217393.77303.71T300-16-43.464425.66624.366271.638.0%T300-16-53.464402.35918.90T300-42-10.2171232.25247.924648.4118.2%T300-42-20.2171039.24048.89T300-42-