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夾層結構彎曲性能試驗方法(GBT1456—1988)
時間:2014-07-29 08:39作者:恒溫恒濕試驗箱廠家

 本標準規定了夾層結構彎曲性能的測定方法。 本標準適用測定夾層結構承受彎曲時麵板的應力和芯子的剪切應力。 本標準適用於測定夾層結構的彎曲剛度和剪切剛度。 本標準適用了測定夾層結構麵板的彈性模量和芯子的剪切彈性模量。 本標準也適用於測定麵板與芯



     

中華人民共和國國家標準
GB/T1456—1988
夾層結構彎曲性能試驗方法(代替GBl456—1978)
1 主題內容與適用範圍
本標準規定了夾層結構彎曲性能的測定方法。
本標準適用測定夾層結構承受彎曲時麵板的應力和芯子的剪切應力。
本標準適用於測定夾層結構的彎曲剛度和剪切剛度。
本標準適用了測定夾層結構麵板的彈性模量和芯子的剪切彈性模量。
本標準也適用於測定麵板與芯子之間的膠接強度。
注:夾層結構由麵板(蒙皮)與輕質芯材組成,芯材形式通常有蜂窩、波紋和泡沫。麵板與芯材
的材料為金屬或非金屬。
2 引用標準
GB 1446 纖維增強塑料性能試驗方法總則
GB 1455 夾層結構或芯子剪切性能試驗方法
3 試樣
3.1 試樣上下麵板的厚度和材料相同,其橫截麵為矩形。
3.2 試樣厚度h與夾層結構製品厚度相同;當夾層結構製品厚度未定時,為測定芯子的剪切性
能,芯子厚度hc取15,麵板厚度tf取0.3~1.0mm。
3.3 試樣寬度b應小於跨距的二分之一。
3.3.1 對於硬質泡沫塑料、輕木等連續芯子,試樣寬度為60mm。
3.3.2 對於蜂窩、波紋等格子型芯子,試樣寬度為60mm或至少包含4個完整格子。
3.4 試樣長度為跨距l加40mm或加二分之一厚度,選其中數值大者,跨距根據試驗目的而定。
3.4.1 測定芯子剪切強度時,三點彎曲(見圖1)的跨距應滿足式(1):
l≤2〔σf〕/τcb×tf……………(1)
式中:l—跨距,mm;
〔σf〕—麵板的拉、壓許用應力,MPa;
τcb—芯子的剪切強度,MPa;
tf—麵板厚度,mm。
3.4.2 測定麵板強度時,三點彎曲的跨距應滿足式(2):
l≥2σfb/〔τc〕×tf…………(2)
式中:tf、l—同式(1);
σfb—麵板強度,MPa;
〔τc〕—芯子的剪切許用應力,MPa。
3.4.3 測定夾層結構彎曲剛度、剪切剛度時,采用三點外伸梁彎曲(見圖2),其跨距一般取式(
1)中的等式值外伸臂長度a為跨距的三分之一或二分之一。
3.4.4 對於纖維增強塑料等複合材料夾層結構,跨距、外伸臂長度等參見附錄B。
3.5 對於正交各向異性的夾層結構,試樣分縱向和橫向兩種。
3.6 試樣數量按GB 1446第2章規定。
4 試驗條件
4.1 試驗環境條件按GB 1446第3章規定。
4.2 試驗設備按GB 1446第5章規定。
4.3 加載壓頭及支座見圖1。加載壓頭墊塊平麵部分寬度應滿足10≤B≤30mm。支座處加一塊
可以自由轉動的墊塊,平麵部分的寬度應滿足10≤B’≤20mm。
4.4 加載壓頭與試樣之間應墊上一塊硬質橡膠墊片,其寬度略大於壓頭寬度,厚度為3~5mm。
4.5 加載速度隨著試樣跨距、厚度及材料性能而改變。一般情況下,測強度時為2~5mm/min,
測剛度時為0.5~2mm/min。
5 試驗步驟
5.1 試樣製備按GB 1446第1章規定。
5.2 試樣外觀檢查按GB 1446第2章規定。
5.3 試樣狀態調節按GB 1446第3章規定。
5.4 將合格試樣編號。測量試樣跨距內任意三處的寬度和厚度,取算術平均值。麵板厚度取
名義厚度或同一批試樣的平均厚度。測量精度按GB 1446第4章規定,對於格子型芯子的夾層
結構試樣,記錄橫截麵上格子壁的數目。
5.5 按選定跨距調整支座,跨中安裝位移傳感器,見圖1。測剛度時,按三點外伸梁彎曲方法安
裝三隻位移傳感器,見圖2。
5.6 測定強度時,把試樣安放在彎曲試驗的支座上,加上加載壓頭,並在壓頭與試樣之間墊上
一塊硬質橡膠墊片,調整試驗機載荷零點。按選定的加載速度,均勻連續加載直至試樣破壞,
讀取破壞載荷,觀察並記錄破壞形式。
5.7 測定剛度時,施加預加載荷(破壞載荷的15%~20%),消除試樣與支座間的空隙,卸至初載(
破壞載荷的5%),調整儀表零點,然後以破壞載荷的5%為級差,按規定的加載速度,分級加載至
破壞載荷的30%~50%,記錄各級載荷和相應繞度值。若需整個載荷—撓度資料,則應測到破壞
為止。如有自動記錄儀表,可以連續加載。
注:①若出現載荷示值下降或停頓現象,則以此時的載荷示值作為破壞載荷。
②芯子的剪切強度和剪切模量按GB 1455測定為宜。
6 計算
6.1 繪製載荷—撓度曲線。
6.2 芯子的剪切應力按式(3)計算:
τc=P.K/2b(h-tf)………………(3)
式中:τc—芯子剪切應力,MPa;
P—跨中載荷,N;
b—試樣寬度,mm;
tf—同式(1);
h—試樣厚度,mm;
K—無量鋼數。
如果K取1,則上式不計及麵板承受的剪力,當計及麵板承前時,K按式(3a)計算為:
K=1-e[-A]………………(3a)
A=l/4tf 6Gc(h-tf)/Ef.tf…………(3b)
式中:e—自然對數的底;
A—無量鋼數;
l,tf—同式(1);
h—同式(3);
Ef—麵板彈性模量,MPa;
Gc—芯子剪切數量,MPa。
當P為破壞載荷,破壞發生在芯子時,則式(3)計算的結果為芯子剪切強度。
當P為破壞載荷,麵板與芯子脫膠時,則式(3)計算的結果為膠接剪切強度。
當P為比例極限載荷時,則式(3)計算的結果為芯子剪切比例極限。
6.3 麵板應力按式(4)計算:
σf=P.l/4b.tf(h-tf)…………………(4)
式中:σf—麵板中的拉、壓應力,MPa;
l、tf—同式(1);
P、b、h—同式(3)。
當P為破壞載荷,並且發生麵板拉斷或壓縮皺折等破壞現象時,則式(4)計算的結果為夾層結構
彎曲時的麵板強度。
6.4 夾層結構彎曲剛度按式(5)計算:
D=l2.a.ΔP/16f1………………………(5)
式中:D—變層結構的彎曲剛度,N.mm2;
l—同式(1);
a—外伸臂長度,mm;
ΔP—載荷—撓度曲線上直線段的載荷增量值,N;
fl—對應ΔP的外伸點的撓度增量值(取左右兩點的平均值),mm。
6.5 麵板的彈性模量按式(6)計算:
Ef=D/J…………………………(6)
式中:Ef—麵板彈性模量,MPa;
D—同式(5);
J—夾層結構慣性矩,mm4。
J=(h3-h[3c])×b/12(1-μ2)………………(6a)
或  J=b.tf(h-tf)2/2……………………………(6b)
式中:tf—同式(1);
b、h—同式(3);
hc—試樣芯子厚度,mm;
μ—麵板的泊鬆比。
注:式(6a)中已略去芯子的彎曲剛度:式(6b)中已略去芯子和麵板本身的彎曲剛度。
6.6 夾層結構的剪切剛度按式(7)計算:
U=l.ΔP/4(f-l/3a×f1)………………(7)
式中:U—夾層結構的剪切剛度,N;
l—同式(1);
a—外伸臂長度,mm;
ΔP—同式(5);
f—對應ΔP試樣跨中的撓度增量值,mm;
f1—同式(5)。
6.7 芯子的剪切彈性模量按式(8)計算:
Gc=U/b(h-tf)…………………(8)
式中:Gc—芯子剪切彈性模量,MPa;
b、tf—同式(1);
h—同式(3);
U—同式(7)。
6.8 蜂窩芯子的蜂壁剪切性能計算參見附錄A。
7 試驗結果
按GB 1446第6章規定。
8 試驗報告
按GB 1446第7章。
附錄A
蜂窩芯子的蜂壁剪切性能計算
(補充件)
A1 蜂壁剪切應力按式(A1)計算:
τs=P/2.n.ts(h-tf)…………………(A1)
式中:τs—蜂壁剪切應力,MPa;
P—跨中的載荷,N;
n—試樣橫截麵上的單層蜂壁數;
h—試樣厚度,mm;
tf—麵板厚度,mm;
ts—單層蜂壁厚度,mm。
當P為破壞載荷時,按式(A1)計算的結果為蜂壁剪切強度。
A2 蜂壁剪切彈性模量按式(A2)計算:
Gs=U/n.ts(h-tf)………………………(A2)
式中:Gs—蜂壁剪切彈性模量,MPa;
U—剪切剛度,N;
n—同式(A1);
ts、h、tf—同式(A1)。
A3 對於其他格子型芯子壁的剪切性能,可以按式(A1)、(A2)原理計算。
附錄B
跨距參考表
(參考件)
對於纖維增強塑料等複合材料夾層結構,測芯子剪切強度的短梁跨距,三點外伸梁的跨距和外
伸臂長度,測麵板強度的三點彎曲跨距的參考數值列於下表。
跨距參考表 mm
-----------------------------------------
試樣厚度 h 6~10 10~20 20~40
短梁測芯子剪切強度 l 100 160 200
三點外伸梁彎曲測剛度 l 120 160 200
a 60 80 100
三點彎曲測麵板強度 l ≥300 ≥400 ≥500
-----------------------------------------
注:麵板厚度小於1mm。



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