聚合物基復合材料層壓板開孔壓縮強度標準試驗方法（D 6484）.doc

ASTM 標準：D6484/D6484M04聚合物基復合材料層壓板開孔壓縮強度標準試驗方法本試驗方法由ASTM的復合材料委員會D30審定，并由單層和層壓板試驗方法專業(yè)委員會D30.05直接負責。當前版本于2004年3月1日批準，2004年4月出版。最初出版于1999年批準，上一版本以D 6484/D6484M99編號于1999年批準。Standard Test Method for Open-Hole Compressive Strength of Polymer Matrix Composite Laminates本標準以固定標準號D 6484/6484M-04發(fā)布；標準號后面的數(shù)字表示最初采用的或最近版本的年號。帶括號的數(shù)據(jù)表明最近批準的年號。上標（e）表明自最近版本或批準以后進行了版本修改。1 范圍1.1 本試驗方法用于確定高模量纖維增強的聚合物基復合材料多向層壓板的開孔壓縮強度。復合材料形式限于連續(xù)纖維或不連續(xù)纖維增強（單向帶或織物，或二者兼而有之）的復合材料，層壓板相對于試驗方向是對稱均衡的?？梢越邮艿脑囼瀸訅喊搴秃穸确秶?.2.1節(jié)描述。1.2 以國際單位（SI）或英制單位（inchpound）給出的數(shù)值可以單獨作為標準。正文中，英制單位在括號內(nèi)給出。每一種單位制之間的數(shù)值并不嚴格等值，因此，每一種單位制都必須單獨使用。由兩種單位制組合的數(shù)據(jù)可能導致與本標準的不一致。1.3 本標準并未打算提及，如果存在的話，與使用有關的所有安全性問題。在使用本標準之前，本標準的用戶有責任建立合適的安全與健康的操作方法，以及確定規(guī)章制度的適用性。2. 引用標準2.1 ASTM標準有關的ASTM標準請訪問ASTM網(wǎng)站，或者與ASTM客戶服務聯(lián)系。ASTM標準年鑒的卷標信息，參看ASTM網(wǎng)站標準文件摘要頁。D 792置換法測量塑料密度和比重（相對密度）試驗方法Test Methods for Density and Specific Gravity (Relative Density) of Plastics by DisplacementD 883 與塑料有關的術語；Terminology Relating to PlasticsD 2584彎曲增強樹脂燃燒質(zhì)量損失試驗方法Test Method for Ignition Loss of Cured Reinforced ResinsD 2734增強塑料空隙含量試驗方法D 3039/D 3039M聚合物基復合材料拉伸性能試驗方法Test Method for Tensile Properties of Polymer Matrix Composite MaterialsD 3171復合材料組分含量測試方法Test Method for Constituent Content of Composite MaterialsD 3878復合材料術語Terminology of Composite MaterialsD 5229/D 5229M聚合物基復合材料吸濕性能及平衡狀態(tài)調(diào)節(jié)試驗方法Test Method for Moisture Absorption Properties and Equilibrium Conditioning of Polymer Matrix Composite MaterialsD 5687/D 5687M試件制備時按照工藝指南進行平復合材料板的制備指南Guide for Preparation of Flat Composite Panels With Processing Guidelines for Specimen PreparationE 4 試驗機力標定操作規(guī)程；Practices for Force Verification of Testing MachinesE 6 與力學試驗方法有關的術語；Terminology Relating to Methods of Mechanical TestingE 83 引伸計分類及標定的操作規(guī)程；Practice for Verification and Classification of ExtensometersE 122 選擇樣本尺寸用以估計批次或工藝質(zhì)量測量的操作規(guī)程；Practice for Choice of Sample Size to Estimate a Measure of Quality for a Lot or ProcessE 177 ASTM試驗方法中各項精度和偏差的使用的操作規(guī)程；Practice for Use of the Terms Precision and Bias in ASTM Test MethodsE 456 與質(zhì)量和統(tǒng)計有關的術語；Terminology Relating to Quality and StatisticsE 691 由實驗室的結果確定一種試驗方法的精度的操作規(guī)程；Practice for Conducting an Interlaboratory Study to Determine the Precision of a Test MethodE 1309數(shù)據(jù)庫中纖維增強聚合物基復合材料的標識指南Guide for the Identification of Fiber-Reinforced Polymer Matrix Composite Materials in DatabasesE 1434數(shù)據(jù)庫中纖維增強聚合物基復合材料的力學性能試驗數(shù)據(jù)記錄指南Guide for Recording Mechanical Test Data of Fiber-Reinforced Composite Materials in DatabasesE 1471計算機材料性能數(shù)據(jù)庫中纖維、填料及蜂窩芯材料的標識指南Guide for the Identification of Fibers, Fillers, and Core Materials in Computerized Material Property Databases3. 術語 3.1 術語D 3878定義了與高模量纖維及其復合材料有關的術語。術語D 883定義了與塑料有關的術語。術語E 6定義了與力學試驗有關的術語。術語E 456和E 177定義了與統(tǒng)計有關的術語。當各個標準定義的術語之間發(fā)生矛盾時，術語D 3878優(yōu)先于其他標準。3.2 本標準專用術語定義：注1如果術語表示一個物理量，它的分析量綱以基本量綱的形式緊跟在該術語（或文字符號）后面予以說明。方括號內(nèi)所示的基本量綱采用下面的ASTM標準符號：質(zhì)量為M，長度為L，時間為T，熱力學溫度為，無量綱量為nd。由于不帶方括號時以上這些符號可能有其他的定義，因此這些符號在帶方括號時的使用僅限于分析量綱。3.2.1 名義值僅存在于名稱中的值，出于便于表示的目的，指定了一個可測量的性能。公差可能被作為一個名義值，用于為性能確定一個可接受的范圍。3.2.2 主材料坐標系軸線與材料內(nèi)部對稱平面垂直的坐標系。3.2.3 討論通常的用法，至少對于笛卡爾坐標軸（123，xyz等），坐標系的軸一般要與對稱平面的法線方向一致，以使法線方向（對于彈性性能，剛度最大的軸）的最大性能值位于1軸或x軸，最低值（如果可能）位于3軸或z軸。各向異性材料因為沒有總體對稱性，所以不存在材料主坐標系，而對于各向同性材料，任何一個坐標系都是材料的主坐標系。在層壓復合材料中，材料主坐標系只對應于單獨的正交異性單層。對于層壓復合材料，相關的術語是“參考坐標系”。3.2.4 參考坐標系用于定義鋪層方向的層壓復合材料的坐標系。參考坐標系的其中一個軸（一般是笛卡爾坐標系的x軸）指定為參考軸并規(guī)定其正方向，在層壓板的每一個單層中引入一個主軸，用以定義該層的鋪層方向。3.2.5 特殊正交各向異性對主材料坐標系中觀察到的一種正交各向異性材料的一種描述。在層壓復合材料中，從參考坐標系中觀察到的特殊正交各向異性層壓板是0i/90jns族的對稱均衡的層壓板，即應力-應變關系的彎曲耦合項為0。3.3 符號 A試件的橫截面積 CV某一給定性能樣本的離散系數(shù)統(tǒng)計量（以百分數(shù)表示） Bz側向彎曲百分比 D孔直徑 h試件厚度 n每個樣本母體的試件數(shù)量 N層壓板的鋪層數(shù) FxOHCu試驗方向的極限開孔（缺口）拉伸強度 Pmax試件破壞前承受的最大載荷r95%的重復性置信度限制值，等于2.8倍重復性標準差R95%的再現(xiàn)性置信度限制值，等于2.8倍再現(xiàn)性標準差 sn1某一給定性能樣本母體的標準差統(tǒng)計量. Sr重復性標準差（試驗室內(nèi)部精度），按照E 691計算。 SR再現(xiàn)性標準差（試驗室之間精度），按照E 691計算w試件寬度 xi給定性能在一個樣本中單個試樣的試驗結果。給定性能在一個樣本中的均值或平均值（估計平均值）。4 試驗方法概述4.1 含有一個中心孔的對稱均衡層壓板進行單軸壓縮試驗，可以選擇側邊安裝的引伸計位移傳感器。破壞強度的計算基于毛面積，而忽略孔的存在。雖然孔導致了應力集中并減少了凈面積，但是，基于毛面積應力而建立的缺口設計許用強度則是航天界通常的實施方法，以便考慮各種形式的應力集中（緊固件孔、自由邊、裂紋、損傷等），而無須在應力分析中明確模擬。4.2 采用多螺栓連接的支持夾具對試件表面進行支持。提供了兩種可以接受的方法。方法A中，試件/夾具組合件通過液壓楔形夾頭夾緊，載荷以剪切的形式傳遞到支持夾具上，然后再以剪切形式傳遞到試件上。方法B中，試件/夾具組合件放置在兩個平臺之間，使試件和夾具端部承載，最初傳遞到支持夾具上的一部分力以剪切形式傳遞到試件上。4.3 極限開孔壓縮強度唯一可接受的破壞模式是通過試件上孔的截面。5 意義和用途5.1 制定本試驗方法是為了得到用于材料規(guī)范、研究與開發(fā)、及質(zhì)量保證的含缺口壓縮強度數(shù)據(jù)。影響含缺口壓縮強度并應該在報告中給出的因素包括：材料、材料制備方法、鋪貼精度、層壓板鋪層順序和總厚度、試件幾何形狀、試件制備（特別是孔）、試件狀態(tài)調(diào)節(jié)、試驗環(huán)境、試驗速度、孔隙含量和增強體的體積百分比。本試驗方法可以得到的性能包括開孔（缺口）壓縮強度（OHC）。6 干擾因素6.1 孔的制備由于孔的存在，并且不必要測量材料的響應，因此，本試驗方法得到的結果對無缺口拉伸性能試驗所關心的參數(shù)相對不敏感。然而，因為缺口控制強度，不損傷層壓板的孔的制備方法對于得到有效的結果是很重要的?？字苽渌鸬膿p傷將影響強度結果。某些類型的損傷，例如縱向劈裂和分層，可能緩解由于孔導致的應力集中，從而增加了試件的承載能力和強度計算值。6.2 幾何尺寸試件的寬度-直徑比將對結果產(chǎn)生影響，該比值應當保持為6，除非試驗是為了研究該比值的影響。試驗結果也受孔徑-厚度比的影響，優(yōu)先選用的比值為1.5-3.0，除非試驗是為了研究該比值的影響。試件的未夾持段長度-寬度比也將對結果產(chǎn)生影響，該比值應當保持為2.7，除非試驗是為了研究該比值的影響。6.3 支持夾具受通過試驗夾具對試件的側向壓力的大小將對結果產(chǎn)生影響。側向壓力變化的來源包括夾具的螺栓擰緊力矩、液壓夾持壓力和夾具墊片的選擇，應該按照“試驗步驟”和“報告”節(jié)的要求對這些因素加以控制和記錄。支持夾具限制了遠離缺口處的面外變形，并減輕了由于摩擦影響而產(chǎn)生的試件上的載荷，因而可以抑制分層損傷的擴展。這將得到非保守的數(shù)據(jù)。6.4 材料的正交各向異性層壓板的正交各向異性程度強烈地影響破壞模式和OHC強度的測量值。只記錄有效的OHC強度，此時觀察到的破壞模式應與11.4節(jié)所規(guī)定的合適模式相符合。6.5 厚度的比例放大對于具有相同層壓板取向的厚復合材料結構，不一定具有與薄結構相同的破壞強度（即強度并不總是按厚度的比例而線性放大）。因此，采用本試驗方法得到的數(shù)據(jù)不能直接轉換為等效的厚結構的性能。6.6 加載類型液壓夾持加載的試件與端部加載的試件進行比較時，可以觀察到載荷-橫梁位移響應與載荷-引伸計應變響應之間的差別。液壓夾持加載的數(shù)據(jù)從開始加載就呈現(xiàn)典型的線性行為，在高載荷水平下，由于夾頭打滑可以觀察到某些非線性行為。由于試件/夾具組合件放置于載荷平臺下，端部加載數(shù)據(jù)在低載荷下即呈現(xiàn)出初始非線性行為，但是直到破壞卻都呈現(xiàn)線性行為。7 設備7.1 千分尺采用公稱直徑為45mm 0.160.20in的千分尺，其球形面放在不規(guī)則表面一側，例如層壓板真空袋一側表面，平的基準面放在機械加工平面或很光滑的模具一側表面。儀器的精度應是其最小讀數(shù)在試件寬度和厚度尺寸的1%以內(nèi)。對于典型試件的幾何尺寸，精度為25m0.001in的儀器能滿足對試件厚度的測量；精度為76m0.003in的儀器能滿足對試件寬度的測量。此外，要求使用一個精度為25m0.001in的千分尺或量規(guī)來測量孔的直徑。7.2 支持夾具如圖1所示，試驗夾具為表面支持的壓縮試驗夾具。夾具由兩個短夾板/長夾板組合件、兩塊支撐板和不銹鋼墊片組成，而墊片是為了使支撐板和長夾板之間保持名義上為零（0.000.12mm0.0000.005in的公差）的間隙。如果間隙不能滿足其最小要求，則在支撐板與短夾板之間的接觸區(qū)域用不銹鋼墊片填塞。如果間隙太大，則在支撐板與長夾板之間加墊片，并用膠帶將墊片固定在支撐板上，圖2給出了對墊片的要求。應檢查夾具與工程圖紙的符合性。每個短夾板/長夾板組合件應配鉆制孔，如圖3和4所示，并配對使用。支撐板的螺紋是可選的。標準試件為36300mm（1.512in）。對于方法A，夾具兩端通過液壓夾緊，并通過夾具的摩擦將壓縮載荷傳遞到試件上。對于方法B，夾具放置于兩個平臺之間，對兩端施加壓縮載荷，通過摩擦將夾具上的載荷傳遞到試件上。如果委托方要求，可以在夾具兩個表面上的缺口處安裝熱電偶、緊固件或引伸計。長夾板和短夾板沿試件夾持區(qū)域拐角處均有底部溝槽，使得試件不需要倒角，從而避免由于圓角引起的損傷。夾具和試件工作段之間允許有小的間隙，以便把夾持段破壞和摩擦效應降低到最小。7.2.1 支持夾具零件圖512給出了用于支持夾具制造的零件圖。圖13和14示出了可選的帶螺紋的夾持板，可以用來代替圖11和12的夾持板和圖1的螺母。滿足本節(jié)要求的其他夾具也可使用（例如，MTS開孔壓縮夾具605.21A型號或Wyoming試驗夾具公司的U-OH和WTF-OH型號）。使用這套圖紙時應注意下列幾點： 除非另有規(guī)定，否則機械加工表面光潔度為3.2125。 去掉所有毛邊。 夾持試件區(qū)域用高速氧燃料（HVOF）、電火花沉積（ESD）或者其他等效的工藝進行熱噴涂處理。 室溫試驗可用低碳鋼制造夾具。對于非室溫環(huán)境試驗，推薦的夾具材料是不經(jīng)熱處理的鐵素體不銹鋼或者淀積硬化不銹鋼（用于改善耐久性的熱處理是可以接受的，但不要求）。 使用方法B時，應在夾持區(qū)域安裝附加的緊固件（如圖3和圖4所示）。對于端部加載試驗，則不要求使用這些緊固件，但是，這些緊固件可以確保夾具對試件具有良好的支持，從而可以防止在特定條件下（例如高溫試驗）出現(xiàn)不可接受的破壞模式。注2經(jīng)驗表明夾具在使用過程中可能出現(xiàn)損傷，因此對夾具的尺寸和公差進行周期性的檢查是很重要的。 7.3 試驗機試驗機應當符合實施規(guī)范 E4的要求，且滿足以下要求：7.3.1 試驗機結構形式試驗機應具有一個固定的加載頭和一個可移動的加載頭。應采用短的加載裝置和剛性固支的液壓夾頭或平坦的端部加載平臺。7.3.2 夾頭試驗機的每個夾頭應當能夠夾持試驗組合件的一端，以使作用到試件的載荷方向與試件的縱軸一致。液壓楔形夾頭可以施加足夠的側向壓力，以防止夾頭表面和支持夾具之間產(chǎn)生滑移。7.3.3 平臺如果采用方法B,試驗機應具有對中良好且固定（與球形座相反）的平臺。在80mm3.0in的試驗夾具基本長度內(nèi)，平臺表面的平行度在0.03mm(0.001in)內(nèi)。如果平板不夠堅硬，或者只對平臺表面進行簡單保護，則在夾具的每一端與相應平臺之間放置一塊堅硬的平板（表面平行）。應在下平臺的中心畫一個矩形，以利于試驗夾具在兩個平臺之間的對中。7.3.4 傳動機構試驗機的傳動機構應當能夠使移動加載頭相對于固定加載頭具有一個可控制的速度。移動加載頭的速度能夠按照11.4節(jié)的規(guī)定可調(diào)。7.3.5 載荷指示器試驗機的載荷傳感器應能指示試件承受的總載荷。該裝置在規(guī)定的試驗速率下應無慣性滯后，且在整個載荷量程范圍內(nèi)給出的載荷精度應在顯示值的1%以內(nèi)。7.3.6 引伸計引伸計的標距長度應為25mm1.0in。引伸計的應變范圍至少應滿足實施規(guī)范 E 83中B-1類的要求，并且應當按照實施規(guī)范E83在整個計量范圍內(nèi)進行標定。在規(guī)定的試驗速度下，引伸計應無慣性滯后。7.4 調(diào)節(jié)箱在非試驗室環(huán)境下調(diào)節(jié)材料時，要求使用溫度/蒸汽水平可控的環(huán)境調(diào)節(jié)箱，并能將溫度保持在所要求溫度的3C5F以內(nèi)，濕度保持在所要求濕度的3%以內(nèi)。調(diào)節(jié)箱的環(huán)境條件在正常范圍內(nèi)應能連續(xù)自動或手動控制。7.5 環(huán)境試驗箱對于不同于大氣環(huán)境試驗室條件的試驗環(huán)境，要求采用環(huán)境試驗箱。環(huán)境箱能使試件的工作段在力學試驗期間保持在要求的試驗環(huán)境下。圖1 支持夾具組合件圖2 支持夾具-墊片要求注1：注1：(a)所有尺寸單位為in(a)所有尺寸單位為mm(b)長夾板和短夾板必須做標記，用以在夾具組裝時進行識別(b)長夾板和短夾板必須做標記，用以在夾具組裝時進行識別(c)未注公差：0.01in(c)未注公差：0.24in圖3 支持夾具配鉆零件（英制）圖4 支持夾具配鉆零件（SI制）注1：一般標注見7.2.1節(jié)(1) 對于目前的夾具，尺寸為0.600.02，然而對于所有四個連接件，相互間的配合公差必須小于0.005。(2) 采用高速氧燃料(HVOF)工藝或電火花沉積(ESD)工藝進行表面熱處理。圖5 支持夾具長夾板零件（英制）注1：一般標注見7.2.1節(jié)(1) 對于目前的夾具，尺寸為150.5，然而對于所有四個連接件，相互間的配合公差必須小于0.12。(2) 采用高速氧燃料(HVOF)工藝或電火花沉積(ESD)工藝進行表面熱處理。圖6 支持夾具長夾板零件（SI制）注1：一般標注見7.2.1節(jié)(1) 對于目前的夾具，尺寸為0.600.02，然而對于所有四個連接件，相互間的配合公差必須小于0.005。(2) 采用高速氧燃料(HVOF)工藝或電火花沉積(ESD)工藝進行表面熱處理。圖7 支持夾具長夾板零件（英制）注1：一般標注見7.2.1節(jié)(1) 對于目前的夾具，尺寸為150.5，然而對于所有四個連接件，相互間的配合公差必須小于0.12。(2) 采用高速氧燃料(HVOF)工藝或電火花沉積(ESD)工藝進行表面熱處理。圖8 支持夾具長夾板零件（SI制） 圖9 支持夾具細節(jié)A和B（英制） 圖10 支持夾具細節(jié)A和B（SI制） 注：一般標注見7.2.1節(jié)，采用螺栓和螺帽安裝的結構形式。圖11 支持夾具支撐板零件圖（英制） 圖12 支持夾具支撐板零件圖（SI制） 注：一般標注見7.2.1節(jié)，僅采用螺栓安裝的帶螺紋的支撐板。圖13 支持夾具可選的帶螺紋支撐板零件圖(英制) 圖14 支持夾具可選的帶螺紋支撐板零件圖(SI制)圖15 開孔壓縮試件（英制）圖16 開孔壓縮試件（SI制）圖17 試件/夾具/夾頭組合件，方法A（液壓夾持加載）圖18 試件/夾具/夾頭組合件，方法B（端部加載）8 取樣和試件8.1 取樣對每種試驗情況至少應進行5個試件的試驗，除非利用較少的試件可以得到有效的結果，如設計試驗的情況。為了得到具有統(tǒng)計意義的數(shù)據(jù)，應參考操作規(guī)程E 122中所述的方法，并給出取樣方法。8.2 幾何形狀8.2.1 鋪層順序標準的預浸帶和織物層壓板應當含有多向纖維（至少有2個方向的纖維），且具有對稱均衡的鋪層順序。名義厚度為4mm0.160in，允許的范圍為35mm0.1250.200in。含有緞紋組織的機織物層壓板應當具有對稱的經(jīng)紗表面，否則應在報告中給出并注明。注3通常應選擇45/0/-45/90ns預浸帶或45i/0jms織物層壓板，并且在四個主要方向上，每個方向纖維的單層至少為5%。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)這種層壓板的設計最有可能呈現(xiàn)可接受的破壞模式。8.2.2 試件結構形式試樣的幾何形狀如圖15和16所示。8.3 試件制備指南D5687/D5687M提供了試件制備的推薦方法，在實際操作時應遵循下列條件。8.3.1 壁板制造纖維直線度的控制是非常重要的，纖維直線度差將降低材料測量的性能，壁板必需平坦且有均勻的厚度，以保證均勻加載。不規(guī)則的纖維排列也將增大離散系數(shù)。報告中應給出壁板的制造方法。8.3.2 機械加工方法對于這種試件，試件的制備是非常重要的。從板上切割試件時，應注意避免由于不正確的機械加工方法而產(chǎn)生切口、劃痕、粗糙或不平的表面、或者分層，通過水潤滑的精確切割、碾磨或磨削，得到試件的最終尺寸。對于多數(shù)材料體系，使用金剛砂工具是非常有效的。試件邊緣的平直度和平行度應在規(guī)定的公差范圍內(nèi)。應當欠尺寸鉆孔，然后鉸孔至最終尺寸。試件制孔時應特別謹慎，以保證不會導致孔周圍的材料出現(xiàn)分層或其他損傷。圖15和圖16中注明了機械加工公差和表面光潔度的要求。記錄和報告試件切割和孔的制備方法。8.3.3 標記為了便于區(qū)分試件，且能追溯到原材料，應對試件作標記，試件的標記應既不受試驗的影響，又不影響試驗。9 標定9.1 所有測量儀器的精度應已標定過，并在有效使用期內(nèi)。10 狀態(tài)調(diào)節(jié)10.1 標準狀態(tài)調(diào)節(jié)方法作為試驗的一部分，除非規(guī)定了不同的環(huán)境條件，否則應按試驗方法D 5229/D 5229M中的方法C對試件進行狀態(tài)調(diào)節(jié)，并在標準試驗室大氣環(huán)境（233C735F和5010%相對濕度）中儲存和試驗。11 試驗步驟11.1 試驗前規(guī)定的參數(shù)11.1.1 試件取樣方法、試件類型和幾何形狀以及狀態(tài)調(diào)節(jié)的隨爐件（如果使用）。11.1.2 期望的試驗方法（A或B）。11.1.3 期望的數(shù)據(jù)記錄格式。注4為了正確地選擇儀器和數(shù)據(jù)記錄設備，在試驗之前應確定具體材料的性能、精度和數(shù)據(jù)記錄要求。預計施加的擠壓應力和擠壓應變水平，有助于選擇傳感器、標定設備的和確定設備安裝。11.1.4 環(huán)境調(diào)節(jié)試驗參數(shù)。11.1.5 如果進行的話，引伸計的要求和有關的計算。11.1.6 如果進行的話，用于確定密度和增強材料體積含量的取樣方法、試件的幾何形狀和試驗參數(shù)。11.2 一般指導11.2.1 報告不同于本試驗方法的任何偏差，不管是有意的或者是無意的。11.2.2 如果報告了比重、密度、增強體體積或空隙體積，那么必須從進行試驗的同一塊壁板上取樣。比重和密度由試驗方法D 792得到。由試驗方法D 3171的基體溶解方法，或者，對于特定的增強材料，例如玻璃和陶瓷，用試驗方法D 2584中的基體蒸發(fā)方法，來計算組分材料的體積百分比。試驗方法D 2734中的空隙含量計算公式可用于試驗方法D 2584和基體溶解方法。11.2.3 要求對試件進行狀態(tài)調(diào)節(jié)。如果試驗環(huán)境與調(diào)節(jié)環(huán)境不同，應將試件儲存在調(diào)節(jié)環(huán)境中直到試驗開始。11.2.4 在最終的試件機械加工和狀態(tài)調(diào)節(jié)后，但在試驗之前，測量孔附近的試件寬度w和試件厚度h，并測量孔徑D、從孔邊緣到試件最近一側的距離f、從孔邊緣到試件端部的距離g。所有測量值的精度應在相應尺寸的1%以內(nèi)。以mmin為單位記錄尺寸，結果保留三位有效數(shù)字。11.3 試驗速度設置的試驗速度要使得試件在110分鐘內(nèi)破壞。如果不能夠合理地預計材料的極限強度，則最初的試驗應以標準速度進行，直到獲得材料的極限強度和系統(tǒng)的柔度，從而可以調(diào)節(jié)試驗速度。建議采用的標準夾頭位移速率為2mm/min0.05mm/min。11.4.2 試驗環(huán)境如果可能，在與狀態(tài)調(diào)節(jié)的液體暴露水平相同的情況下進行試驗。然而，有許多實例，如對一個潮濕的試件進行升溫試驗，將其放置在普通試驗機環(huán)境箱中是不切實際的。這種情況下，就可能需要對力學試驗環(huán)境進行改進，如在無液體暴露控制下進行升溫試驗，但從調(diào)節(jié)箱內(nèi)取出到試件破壞要有一個規(guī)定的時間限制。應記錄對試驗環(huán)境的任何改進。11.5 試件安裝將試件安裝于開孔壓縮夾具中，保證試件機械加工的兩端與夾具兩部分的端頭平齊。這可使試件的孔位于夾具缺口的中心。擰緊4個螺栓，使試件正好固定于夾具安裝的位置。11.6 方法A（液壓夾頭加載）11.6.1 夾具放入 把夾具放入試驗機夾頭中(圖17)，注意使夾具的長軸與試驗方向對中。將夾具放入試驗機的楔形夾塊內(nèi)時，夾具的夾持應使夾具的未夾持部分靠近螺栓，即夾持深度約80mm。 擰緊夾頭，記錄液壓夾頭施加的壓力。楔形夾頭的夾塊的兩端在插入后是相互平齊的，以避免產(chǎn)生彎矩，而導致試件的提前破壞。 施加液壓夾持壓力后，以約7N-m60in-lbf再次擰緊4個螺栓。 使用測隙規(guī)檢查支撐板與支持夾具長夾板之間的間隙，按照圖2的要求加墊片。 使用測隙規(guī)檢查試件工作段與支持夾具長夾板之間的間隙是否為0.050.05mm 0.0020.002in。如果間隙超出該公差范圍，說明裝配不合適、試件超差、或者夾具受損，或者兼而有之。11.6.2 引伸計安裝如果要測量應變響應，則在長夾持夾具的缺口處對試件的側邊安裝一個或者兩個引伸計。11.6.3 加載按規(guī)定的速率將載荷施加到試件上，同時記錄數(shù)據(jù)。對試件加載，直到達到最大載荷，并且載荷從最大載荷下降30%為止。除非試件斷裂是特別期望的，否則，應停止試驗，以防止因孔的大變形而掩蓋真實的破壞模式，其目的是提供更具代表性的破壞模式和防止支持夾具的損壞。11.7 方法B（端部加載）11.7.1 夾具放入 以約7N-m60in-lbf擰緊4個螺栓，連接支撐板（如果使用的話，擰緊夾持區(qū)域的8個附加螺栓）。當采用7 N-m 60 in-lbf的擰緊力矩而不能得到可接受的破壞模式時，可以在此基礎上增大擰緊力矩。 使用測隙規(guī)檢查支撐板與支持夾具長夾板之間的間隙，按照圖2的要求加墊片。 使用測隙規(guī)檢查試件工作段與支持夾具長夾板之間的間隙是否為0.050.05mm 0.0020.002in。如果間隙超出該公差范圍，說明裝配不合適、試件超差、或者夾具受損，或者兼而有之。 將夾具放置于試驗機的兩個平臺之間（圖18），注意使夾具的長軸與試驗方向對齊。將夾具放置在7.3.3節(jié)標記的矩形中心。 11.7.2 引伸計安裝如果要測量應變響應，則在長夾持夾具的缺口處對試件的側邊安裝一個或者兩個引伸計。11.7.3 預加載如果需要，對試件/夾具組合件施加23N100lbf的壓縮載荷，以保證所有加載表面相互接觸并與上下平臺對中。將壓縮載荷降低到7N30lbf，所有設備重新調(diào)零和平衡。11.7.4 加載按規(guī)定的速率將載荷施加到試件上，同時記錄數(shù)據(jù)。對試件加載，直到達到最大載荷，并且載荷從最大載荷下降30%為止。除非試件斷裂是特別期望的，否則，應停止試驗，以防止因孔的大變形而掩蓋真實的破壞模式，其目的是提供更具代表性的破壞模式和防止支持夾具的損壞。11.8 數(shù)據(jù)記錄連續(xù)或者按規(guī)定間隔記錄載荷-夾頭位移數(shù)據(jù)（和使用引伸計時的載荷-應變數(shù)據(jù)）。如果試件破壞，記錄最大載荷、破壞載荷以及盡可能接近斷裂瞬間的夾頭位移。注5其他有價值的數(shù)據(jù)對于解釋試驗的異常和夾持或試件打滑的問題是有用的，包括載荷-應變數(shù)據(jù)、側向彎曲百分比和載荷-時間數(shù)據(jù)。11.9 破壞模式不發(fā)生在孔邊的破壞是不可接受的破壞模式，其數(shù)據(jù)是無效的。分層通常對破壞有很大的影響，破壞模式可呈現(xiàn)出大量的分層。應當采用表1中的三個字母的破壞模式描述方法。代碼的第一個字母描述破壞類型，第二個字母描述破壞區(qū)域，最后一個字母描述破壞位置。本試驗方法有效的破壞模式代碼僅限于*GM，即第二個和第三個字母限于“工作段中間”。第一個字母對于橫截面破壞一般是L，對于角形破壞是A，或者是多種破壞M。圖19給出了三種可以接受的破壞模式。表1 破壞模式代碼第一個字母第二個字母第三個字母破壞形狀代碼破壞區(qū)域代碼破壞位置代碼角形A在夾持/加強片內(nèi)I底部B邊緣分層D在夾持/加強處A上部I夾持/加強片G離夾持/加強處小于1倍寬度W左側L橫向L工作段G右側K多模式M多區(qū)域M中間M縱向劈裂S多樣V多樣V爆發(fā)形X未知U未知U其他O橫向通過孔中心的層壓板壓縮破壞模式，0層控制的彎折/屈曲在孔處典型的層壓板壓縮破壞，但通過孔的橫向中心線還保留角鋪設層，45層控制的基體失效在孔處層壓板壓縮破壞，在不同的子層出現(xiàn)多種破壞模式。圖19 可接受的開孔壓縮破壞模式12 有效性12.1 對于在某些明顯缺陷部位發(fā)生破壞的試件，除非該缺陷是一個待研究的變量，否則，不應計算其極限性能值。對于不能計算其極限性能值的試件，要重新進行試驗。 12.2 如果樣本母體中有很大一部分試件在任何遠離中心孔處發(fā)生破壞，則應重新檢查材料的載荷引入方法。應該考慮的因素包括夾具對中度、夾持壓力、夾頭對中度、夾具兩部分的分離、試件厚度的斜度以及試件機械加工端頭的不平坦。13 計算13.1 極限強度采用式(1)計算開孔極限壓縮強度，記錄保留三位有效數(shù)字。(1)式中：FOHCux=開孔壓縮破壞強度，MPapsiPmax=破壞前的最大載荷，NlbfA=毛橫截面積（忽略孔），=hw，mm2in2注6強度計算時，忽略孔的直徑，采用毛橫截面積。13.2 寬度-直徑比用式(2)計算實際的寬度-直徑比。記錄用名義尺寸計算的名義比值和用測量尺寸計算的實際比值。(2)式中：w=穿過孔的試件寬度，mminD=孔直徑，mmin13.3 直徑-厚度比用式(3)計算實際的直徑與厚度比。記錄用名義尺寸計算的名義比值和用測量尺寸計算的實際比值。(3)式中：D=孔直徑，mminh=孔邊的試件厚度，mmin13.4 彎曲百分比如果在兩側都安裝引伸計，用式（4）計算側向彎曲百分比。(4)式中：e1=側邊1處引伸計給出的應變值e2=側邊2處引伸計給出的應變值BZ=試件的側向彎曲百分比13.5 統(tǒng)計對于每一組試驗，計算每一種測量性能的平均值、標準差和離散系數(shù)（以百分比表示）：(5)(6)(7)式中：=樣本的平均值；=樣本的標準差；CV=樣本的離散系數(shù)，以百分數(shù)表示；n=試件數(shù)量；=測量或導出的性能值。14 報告14.1 采用指南E 1309，E 1471，和E 1434的方法，報告與試驗方法D 3039/D 3039M一致的所有合適的參數(shù)。14.2 此外，報告應最大程度地給出下列信息或含有這些信息的參考文獻（對超出一個給定試驗室范圍的事項，如關于材料細節(jié)或壁板加工參數(shù)，委托方有責任給出有關報告。）：14.2.1 本試驗方法的修訂版本或發(fā)布日期。14.2.2 使用的試驗方法（A或B）。14.2.3 任何與本試驗方法不同之處，試驗時出現(xiàn)的異常情況以及試驗時出現(xiàn)的設備問題。14.2.4 每個試件的名義寬度-孔徑比和實際寬度-孔徑比。14.2.5 每個試件的名義孔徑-厚度比和實際孔徑-厚度比。14.2.6 用測隙規(guī)測量的支撐板與長夾板之間的間隙以及長夾板與試件工作段之間的間隙。14.2.7 每個試件的極限開孔拉伸強度值，母體的平均值、標準差和離散系數(shù)（以百分數(shù)表示）。14.2.8 引伸計的類型，每個試件的應力-應變曲線、表格形式的應力-應變數(shù)據(jù)或者彎曲百分比-載荷或橫梁位移數(shù)據(jù)