聚合物基复合材料层压板开孔压缩强度标准试验方法D

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1、ASTM 标准：D6484/D6484M04聚合物基复合材料层压板开孔压缩强度标准试验方法本试验方法由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D30.05直接负责。当前版本于2004年3月1日批准，2004年4月出版。最初出版于1999年批准，上一版本以D 6484/D6484M99编号于1999年批准。Standard Test Method for Open-Hole Compressive Strength of Polymer Matrix Composite Laminates本标准以固定标准号D 6484/6484M-04发布；标准号后面的数字表示最初

2、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（e）表明自最近版本或批准以后进行了版本修改。1 范围1.1 本试验方法用于确定高模量纤维增强的聚合物基复合材料多向层压板的开孔压缩强度。复合材料形式限于连续纤维或不连续纤维增强（单向带或织物，或二者兼而有之）的复合材料，层压板相对于试验方向是对称均衡的。可以接受的试验层压板和厚度范围在节描述。1.2 以国际单位（SI）或英制单位（inchpound）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一致。1.3 本

3、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2.1 ASTM标准有关的ASTM标准请访问ASTM网站，或者与联系。ASTM标准年鉴的卷标信息，参看ASTM网站标准文件摘要页。D 792置换法测量塑料密度和比重（相对密度）试验方法Test Methods for Density and Specific Gravity (RelativeDensity) of Plastics by DisplacementD 883 与塑料有关的术语；Terminology Relati

4、ng to PlasticsD 2584弯曲增强树脂燃烧质量损失试验方法Test Method for Ignition Loss of Cured ReinforcedResinsD 2734增强塑料空隙含量试验方法D 3039/D 3039M聚合物基复合材料拉伸性能试验方法Test Method for Tensile Properties ofPolymer Matrix Composite MaterialsD 3171复合材料组分含量测试方法Test Method for Constituent Content of CompositeMaterialsD 3878复合材料术语Ter

5、minology of Composite MaterialsD 5229/D 5229M聚合物基复合材料吸湿性能及平衡状态调节试验方法Test Method for Moisture AbsorptionProperties and Equilibrium Conditioning of Polymer MatrixComposite MaterialsD 5687/D 5687M试件制备时按照工艺指南进行平复合材料板的制备指南Guide for Preparation of Flat CompositePanels With Processing Guidelines for Specim

6、en PreparationE 4 试验机力标定操作规程；Practices for Force Verification of Testing MachinesE 6 与力学试验方法有关的术语；Terminology Relating to Methods of Mechanical TestingE 83 引伸计分类及标定的操作规程；Practice for Verification and Classification of ExtensometersE 122 选择样本尺寸用以估计批次或工艺质量测量的操作规程；Practice for Choice of Sample Size to

7、Estimate aMeasure of Quality for a Lot or ProcessE 177 ASTM试验方法中各项精度和偏差的使用的操作规程；Practice for Use of the Terms Precision and Bias inASTM Test MethodsE 456 与质量和统计有关的术语；Terminology Relating to Quality and StatisticsE 691 由实验室的结果确定一种试验方法的精度的操作规程；Practice for Conducting an Interlaboratory Study toDetermi

8、ne the Precision of a Test MethodE 1309数据库中纤维增强聚合物基复合材料的标识指南Guide for the Identification of Fiber-ReinforcedPolymer Matrix Composite Materials in DatabasesE 1434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Guide for Recording Mechanical Test Data of Fiber-Reinforced Composite Materials in DatabasesE 1471计算机材料性能数据库中

9、纤维、填料及蜂窝芯材料的标识指南Guide for the Identification of Fibers, Fillers, andCore Materials in Computerized Material Property Databases3. 术语3.1 术语D 3878定义了与高模量纤维及其复合材料有关的术语。术语D 883定义了与塑料有关的术语。术语E 6定义了与力学试验有关的术语。术语E 456和E 177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D 3878优先于其他标准。3.2 本标准专用术语定义：注1如果术语表示一个物理量，它的分析量纲以基本量纲

10、的形式紧跟在该术语（或文字符号）后面予以说明。方括号内所示的基本量纲采用下面的ASTM标准符号：质量为M，长度为L，时间为T，热力学温度为，无量纲量为nd。由于不带方括号时以上这些符号可能有其他的定义，因此这些符号在带方括号时的使用仅限于分析量纲。3.2.1 名义值仅存在于名称中的值，出于便于表示的目的，指定了一个可测量的性能。公差可能被作为一个名义值，用于为性能确定一个可接受的范围。3.2.2 主材料坐标系轴线与材料内部对称平面垂直的坐标系。3.2.3 讨论通常的用法，至少对于笛卡尔坐标轴（123，xyz等），坐标系的轴一般要与对称平面的法线方向一致，以使法线方向（对于弹性性能，刚度最大的轴

11、）的最大性能值位于1轴或x轴，最低值（如果可能）位于3轴或z轴。各向异性材料因为没有总体对称性，所以不存在材料主坐标系，而对于各向同性材料，任何一个坐标系都是材料的主坐标系。在层压复合材料中，材料主坐标系只对应于单独的正交异性单层。对于层压复合材料，相关的术语是“参考坐标系”。3.2.4 参考坐标系用于定义铺层方向的层压复合材料的坐标系。参考坐标系的其中一个轴（一般是笛卡尔坐标系的x轴）指定为参考轴并规定其正方向，在层压板的每一个单层中引入一个主轴，用以定义该层的铺层方向。3.2.5 特殊正交各向异性对主材料坐标系中观察到的一种正交各向异性材料的一种描述。在层压复合材料中，从参考坐标系中观察到

12、的特殊正交各向异性层压板是0i/90jns族的对称均衡的层压板，即应力-应变关系的弯曲耦合项为0。3.3 符号A试件的横截面积CV某一给定性能样本的离散系数统计量（以百分数表示）Bz侧向弯曲百分比D孔直径h试件厚度n每个样本母体的试件数量N层压板的铺层数FxOHCu试验方向的极限开孔（缺口）拉伸强度Pmax试件破坏前承受的最大载荷r95%的重复性置信度限制值，等于2.8倍重复性标准差R95%的再现性置信度限制值，等于2.8倍再现性标准差sn1某一给定性能样本母体的标准差统计量. Sr重复性标准差（试验室内部精度），按照E691计算。SR再现性标准差（试验室之间精度），按照E691计算w试件宽度

13、xi给定性能在一个样本中单个试样的试验结果。给定性能在一个样本中的均值或平均值（估计平均值）。4 试验方法概述4.1 含有一个中心孔的对称均衡层压板进行单轴压缩试验，可以选择侧边安装的引伸计位移传感器。破坏强度的计算基于毛面积，而忽略孔的存在。虽然孔导致了应力集中并减少了净面积，但是，基于毛面积应力而建立的缺口设计许用强度则是航天界通常的实施方法，以便考虑各种形式的应力集中（紧固件孔、自由边、裂纹、损伤等），而无须在应力分析中明确模拟。4.2 采用多螺栓连接的支持夹具对试件表面进行支持。提供了两种可以接受的方法。方法A中，试件/夹具组合件通过液压楔形夹头夹紧，载荷以剪切的形式传递到支持夹具上，

14、然后再以剪切形式传递到试件上。方法B中，试件/夹具组合件放置在两个平台之间，使试件和夹具端部承载，最初传递到支持夹具上的一部分力以剪切形式传递到试件上。4.3极限开孔压缩强度唯一可接受的破坏模式是通过试件上孔的截面。5 意义和用途5.1 制定本试验方法是为了得到用于材料规范、研究与开发、及质量保证的含缺口压缩强度数据。影响含缺口压缩强度并应该在报告中给出的因素包括：材料、材料制备方法、铺贴精度、层压板铺层顺序和总厚度、试件几何形状、试件制备（特别是孔）、试件状态调节、试验环境、试验速度、孔隙含量和增强体的体积百分比。本试验方法可以得到的性能包括开孔（缺口）压缩强度（OHC）。6 干扰因素6.1

15、 孔的制备由于孔的存在，并且不必要测量材料的响应，因此，本试验方法得到的结果对无缺口拉伸性能试验所关心的参数相对不敏感。然而，因为缺口控制强度，不损伤层压板的孔的制备方法对于得到有效的结果是很重要的。孔制备所引起的损伤将影响强度结果。某些类型的损伤，例如纵向劈裂和分层，可能缓解由于孔导致的应力集中，从而增加了试件的承载能力和强度计算值。6.2 几何尺寸试件的宽度-直径比将对结果产生影响，该比值应当保持为6，除非试验是为了研究该比值的影响。试验结果也受孔径-厚度比的影响，优先选用的比值为，除非试验是为了研究该比值的影响。试件的未夹持段长度-宽度比也将对结果产生影响，该比值应当保持为2.7，除非试

16、验是为了研究该比值的影响。6.3 支持夹具受通过试验夹具对试件的侧向压力的大小将对结果产生影响。侧向压力变化的来源包括夹具的螺栓拧紧力矩、液压夹持压力和夹具垫片的选择，应该按照“试验步骤”和“报告”节的要求对这些因素加以控制和记录。支持夹具限制了远离缺口处的面外变形，并减轻了由于摩擦影响而产生的试件上的载荷，因而可以抑制分层损伤的扩展。这将得到非保守的数据。6.4 材料的正交各向异性层压板的正交各向异性程度强烈地影响破坏模式和OHC强度的测量值。只记录有效的OHC强度，此时观察到的破坏模式应与11.4节所规定的合适模式相符合。6.5 厚度的比例放大对于具有相同层压板取向的厚复合材料结构，不一定

17、具有与薄结构相同的破坏强度（即强度并不总是按厚度的比例而线性放大）。因此，采用本试验方法得到的数据不能直接转换为等效的厚结构的性能。6.6 加载类型液压夹持加载的试件与端部加载的试件进行比较时，可以观察到载荷-横梁位移响应与载荷-引伸计应变响应之间的差别。液压夹持加载的数据从开始加载就呈现典型的线性行为，在高载荷水平下，由于夹头打滑可以观察到某些非线性行为。由于试件/夹具组合件放置于载荷平台下，端部加载数据在低载荷下即呈现出初始非线性行为，但是直到破坏却都呈现线性行为。7 设备7.1 千分尺采用公称直径为45mm 0.160.20in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

18、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25m0.001in的仪器能满足对试件厚度的测量；精度为76m0.003in的仪器能满足对试件宽度的测量。此外，要求使用一个精度为25m0.001in的千分尺或量规来测量孔的直径。7.2 支持夹具如图1所示，试验夹具为表面支持的压缩试验夹具。夹具由两个短夹板/长夹板组合件、两块支撑板和不锈钢垫片组成，而垫片是为了使支撑板和长夹板之间保持名义上为零（0.000.12mm0.0000.005in的公差）的间隙。如果间隙不能满足其最小要求，则在支撑板与短夹板之间

19、的接触区域用不锈钢垫片填塞。如果间隙太大，则在支撑板与长夹板之间加垫片，并用胶带将垫片固定在支撑板上，图2给出了对垫片的要求。应检查夹具与工程图纸的符合性。每个短夹板/长夹板组合件应配钻制孔，如图3和4所示，并配对使用。支撑板的螺纹是可选的。标准试件为36300mm（1.512in）。对于方法A，夹具两端通过液压夹紧，并通过夹具的摩擦将压缩载荷传递到试件上。对于方法B，夹具放置于两个平台之间，对两端施加压缩载荷，通过摩擦将夹具上的载荷传递到试件上。如果委托方要求，可以在夹具两个表面上的缺口处安装热电偶、紧固件或引伸计。长夹板和短夹板沿试件夹持区域拐角处均有底部沟槽，使得试件不需要倒角，从而避免

20、由于圆角引起的损伤。夹具和试件工作段之间允许有小的间隙，以便把夹持段破坏和摩擦效应降低到最小。7.2.1 支持夹具零件图512给出了用于支持夹具制造的零件图。图13和14示出了可选的带螺纹的夹持板，可以用来代替图11和12的夹持板和图1的螺母。满足本节要求的其他夹具也可使用（例如，MTS开孔压缩夹具605.21A型号或Wyoming试验夹具公司的U-OH和WTF-OH型号）。使用这套图纸时应注意下列几点：7.2.1.1 除非另有规定，否则机械加工表面光洁度为3.2125。 7.2.1.2 去掉所有毛边。7.2.1.3 夹持试件区域用高速氧燃料（HVOF）、电火花沉积（ESD）或者其他等效的工艺

21、进行热喷涂处理。7.2.1.4 室温试验可用低碳钢制造夹具。对于非室温环境试验，推荐的夹具材料是不经热处理的铁素体不锈钢或者淀积硬化不锈钢（用于改善耐久性的热处理是可以接受的，但不要求）。7.2.1.5 使用方法B时，应在夹持区域安装附加的紧固件（如图3和图4所示）。对于端部加载试验，则不要求使用这些紧固件，但是，这些紧固件可以确保夹具对试件具有良好的支持，从而可以防止在特定条件下（例如高温试验）出现不可接受的破坏模式。注2经验表明夹具在使用过程中可能出现损伤，因此对夹具的尺寸和公差进行周期性的检查是很重要的。 7.3 试验机试验机应当符合实施规范 E4的要求，且满足以下要求：7.3.1 试验

22、机结构形式试验机应具有一个固定的加载头和一个可移动的加载头。应采用短的加载装置和刚性固支的液压夹头或平坦的端部加载平台。7.3.2 夹头试验机的每个夹头应当能够夹持试验组合件的一端，以使作用到试件的载荷方向与试件的纵轴一致。液压楔形夹头可以施加足够的侧向压力，以防止夹头表面和支持夹具之间产生滑移。7.3.3 平台如果采用方法B,试验机应具有对中良好且固定（与球形座相反）的平台。在80mm3.0in的试验夹具基本长度内，平台表面的平行度在0.03mm(0.001in)内。如果平板不够坚硬，或者只对平台表面进行简单保护，则在夹具的每一端与相应平台之间放置一块坚硬的平板（表面平行）。应在下平台的中心

23、画一个矩形，以利于试验夹具在两个平台之间的对中。7.3.4 传动机构试验机的传动机构应当能够使移动加载头相对于固定加载头具有一个可控制的速度。移动加载头的速度能够按照11.4节的规定可调。7.3.5 载荷指示器试验机的载荷传感器应能指示试件承受的总载荷。该装置在规定的试验速率下应无惯性滞后，且在整个载荷量程范围内给出的载荷精度应在显示值的1%以内。7.3.6 引伸计引伸计的标距长度应为25mm1.0in。引伸计的应变范围至少应满足实施规范 E83中B-1类的要求，并且应当按照实施规范E83在整个计量范围内进行标定。在规定的试验速度下，引伸计应无惯性滞后。7.4 调节箱在非试验室环境下调节材料时

24、，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3C5F以内，湿度保持在所要求湿度的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。图1 支持夹具组合件图2 支持夹具-垫片要求注1：注1：(a)所有尺寸单位为in(a)所有尺寸单位为mm(b)长夹板和短夹板必须做标记，用以在夹具组装时进行识别(b)长夹板和短夹板必须做标记，用以在夹具组装时进行识别(c)未注公差：0.01in(c)未注公差：0.24in图3 支持夹具配钻零件

25、（英制）图4 支持夹具配钻零件（SI制）注1：一般标注见7.2.1节(1) 对于目前的夹具，尺寸为0.600.02，然而对于所有四个连接件，相互间的配合公差必须小于0.005。(2) 采用高速氧燃料(HVOF)工艺或电火花沉积(ESD)工艺进行表面热处理。图5 支持夹具长夹板零件（英制）注1：一般标注见7.2.1节(1) 对于目前的夹具，尺寸为150.5，然而对于所有四个连接件，相互间的配合公差必须小于0.12。(2) 采用高速氧燃料(HVOF)工艺或电火花沉积(ESD)工艺进行表面热处理。图6 支持夹具长夹板零件（SI制）注1：一般标注见7.2.1节(1) 对于目前的夹具，尺寸为0.600.

26、02，然而对于所有四个连接件，相互间的配合公差必须小于0.005。(2) 采用高速氧燃料(HVOF)工艺或电火花沉积(ESD)工艺进行表面热处理。图7 支持夹具长夹板零件（英制）注1：一般标注见7.2.1节(1) 对于目前的夹具，尺寸为150.5，然而对于所有四个连接件，相互间的配合公差必须小于0.12。(2) 采用高速氧燃料(HVOF)工艺或电火花沉积(ESD)工艺进行表面热处理。图8 支持夹具长夹板零件（SI制）图9 支持夹具细节A和B（英制） 图10 支持夹具细节A和B（SI制）注：一般标注见7.2.1节，采用螺栓和螺帽安装的结构形式。图11 支持夹具支撑板零件图（英制） 图12 支持夹

27、具支撑板零件图（SI制）注：一般标注见7.2.1节，仅采用螺栓安装的带螺纹的支撑板。图13 支持夹具可选的带螺纹支撑板零件图(英制) 图14 支持夹具可选的带螺纹支撑板零件图(SI制)图15 开孔压缩试件（英制）图16 开孔压缩试件（SI制）图17 试件/夹具/夹头组合件，方法A（液压夹持加载）图18 试件/夹具/夹头组合件，方法B（端部加载）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E 122中所述的方法，并给出取样方法。8.2 几何形状8.2.1 铺层顺序标准的预浸带和

28、织物层压板应当含有多向纤维（至少有2个方向的纤维），且具有对称均衡的铺层顺序。名义厚度为4mm0.160in，允许的范围为35mm0.1250.200in。含有缎纹组织的机织物层压板应当具有对称的经纱表面，否则应在报告中给出并注明。注3通常应选择45/0/-45/90ns预浸带或45i/0jms织物层压板，并且在四个主要方向上，每个方向纤维的单层至少为5%。已经发现这种层压板的设计最有可能呈现可接受的破坏模式。8.2.2 试件结构形式试样的几何形状如图15和16所示。8.3 试件制备指南D5687/D5687M提供了试件制备的推荐方法，在实际操作时应遵循下列条件。8.3.1 壁板制造纤维直线度

29、的控制是非常重要的，纤维直线度差将降低材料测量的性能，壁板必需平坦且有均匀的厚度，以保证均匀加载。不规则的纤维排列也将增大离散系数。报告中应给出壁板的制造方法。8.3.2 机械加工方法对于这种试件，试件的制备是非常重要的。从板上切割试件时，应注意避免由于不正确的机械加工方法而产生切口、划痕、粗糙或不平的表面、或者分层，通过水润滑的精确切割、碾磨或磨削，得到试件的最终尺寸。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。应当欠尺寸钻孔，然后铰孔至最终尺寸。试件制孔时应特别谨慎，以保证不会导致孔周围的材料出现分层或其他损伤。图15和图16中注明了机械加工

30、公差和表面光洁度的要求。记录和报告试件切割和孔的制备方法。8.3.3 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，又不影响试验。9 标定9.1 所有测量仪器的精度应已标定过，并在有效使用期内。10 状态调节10.1 标准状态调节方法作为试验的一部分，除非规定了不同的环境条件，否则应按试验方法D 5229/D 5229M中的方法C对试件进行状态调节，并在标准试验室大气环境（233C735F和5010%相对湿度）中储存和试验。11 试验步骤11.1 试验前规定的参数11.1.1 试件取样方法、试件类型和几何形状以及状态调节的随炉件（如果使用）。11.1.2

31、 期望的试验方法（A或B）。11.1.3期望的数据记录格式。注4为了正确地选择仪器和数据记录设备，在试验之前应确定具体材料的性能、精度和数据记录要求。预计施加的挤压应力和挤压应变水平，有助于选择传感器、标定设备的和确定设备安装。11.1.4 环境调节试验参数。11.1.5 如果进行的话，引伸计的要求和有关的计算。11.1.6 如果进行的话，用于确定密度和增强材料体积含量的取样方法、试件的几何形状和试验参数。11.2 一般指导11.2.1 报告不同于本试验方法的任何偏差，不管是有意的或者是无意的。11.2.2 如果报告了比重、密度、增强体体积或空隙体积，那么必须从进行试验的同一块壁板上取样。比重

32、和密度由试验方法D 792得到。由试验方法D 3171的基体溶解方法，或者，对于特定的增强材料，例如玻璃和陶瓷，用试验方法D 2584中的基体蒸发方法，来计算组分材料的体积百分比。试验方法D 2734中的空隙含量计算公式可用于试验方法D 2584和基体溶解方法。11.2.3 要求对试件进行状态调节。如果试验环境与调节环境不同，应将试件储存在调节环境中直到试验开始。11.2.4 在最终的试件机械加工和状态调节后，但在试验之前，测量孔附近的试件宽度w和试件厚度h，并测量孔径D、从孔边缘到试件最近一侧的距离f、从孔边缘到试件端部的距离g。所有测量值的精度应在相应尺寸的1%以内。以mmin为单位记录尺

33、寸，结果保留三位有效数字。11.3 试验速度设置的试验速度要使得试件在110分钟内破坏。如果不能够合理地预计材料的极限强度，则最初的试验应以标准速度进行，直到获得材料的极限强度和系统的柔度，从而可以调节试验速度。建议采用的标准夹头位移速率为2mm/min0.05mm/min。11.4.2 试验环境如果可能，在与状态调节的液体暴露水平相同的情况下进行试验。然而，有许多实例，如对一个潮湿的试件进行升温试验，将其放置在普通试验机环境箱中是不切实际的。这种情况下，就可能需要对力学试验环境进行改进，如在无液体暴露控制下进行升温试验，但从调节箱内取出到试件破坏要有一个规定的时间限制。应记录对试验环境的任何

34、改进。11.5 试件安装将试件安装于开孔压缩夹具中，保证试件机械加工的两端与夹具两部分的端头平齐。这可使试件的孔位于夹具缺口的中心。拧紧4个螺栓，使试件正好固定于夹具安装的位置。11.6 方法A（液压夹头加载）夹具放入11.6.1.1 把夹具放入试验机夹头中(图17)，注意使夹具的长轴与试验方向对中。将夹具放入试验机的楔形夹块内时，夹具的夹持应使夹具的未夹持部分靠近螺栓，即夹持深度约80mm。11.6.1.2 拧紧夹头，记录液压夹头施加的压力。楔形夹头的夹块的两端在插入后是相互平齐的，以避免产生弯矩，而导致试件的提前破坏。施加液压夹持压力后，以约7N-m60in-lbf再次拧紧4个螺栓。11.

35、6.1.4 使用测隙规检查支撑板与支持夹具长夹板之间的间隙，按照图2的要求加垫片。11.6.1.5使用测隙规检查试件工作段与支持夹具长夹板之间的间隙是否为0.050.05mm0.0020.002in。如果间隙超出该公差范围，说明装配不合适、试件超差、或者夹具受损，或者兼而有之。11.6.2 引伸计安装如果要测量应变响应，则在长夹持夹具的缺口处对试件的侧边安装一个或者两个引伸计。 加载按规定的速率将载荷施加到试件上，同时记录数据。对试件加载，直到达到最大载荷，并且载荷从最大载荷下降30%为止。除非试件断裂是特别期望的，否则，应停止试验，以防止因孔的大变形而掩盖真实的破坏模式，其目的是提供更具代表

36、性的破坏模式和防止支持夹具的损坏。11.7 方法B（端部加载）11.7.1 夹具放入.1 以约7N-m60in-lbf拧紧4个螺栓，连接支撑板（如果使用的话，拧紧夹持区域的8个附加螺栓）。当采用7 N-m 60 in-lbf的拧紧力矩而不能得到可接受的破坏模式时，可以在此基础上增大拧紧力矩。11.7.1.2使用测隙规检查支撑板与支持夹具长夹板之间的间隙，按照图2的要求加垫片。11.7.1.3使用测隙规检查试件工作段与支持夹具长夹板之间的间隙是否为0.050.05mm0.0020.002in。如果间隙超出该公差范围，说明装配不合适、试件超差、或者夹具受损，或者兼而有之。11.7.1.4 将夹具放

37、置于试验机的两个平台之间（图18），注意使夹具的长轴与试验方向对齐。将夹具放置在7.3.3节标记的矩形中心。 11.7.2 引伸计安装如果要测量应变响应，则在长夹持夹具的缺口处对试件的侧边安装一个或者两个引伸计。 预加载如果需要，对试件/夹具组合件施加23N100lbf的压缩载荷，以保证所有加载表面相互接触并与上下平台对中。将压缩载荷降低到7N30lbf，所有设备重新调零和平衡。11.7.4加载按规定的速率将载荷施加到试件上，同时记录数据。对试件加载，直到达到最大载荷，并且载荷从最大载荷下降30%为止。除非试件断裂是特别期望的，否则，应停止试验，以防止因孔的大变形而掩盖真实的破坏模式，其目的是

38、提供更具代表性的破坏模式和防止支持夹具的损坏。11.8 数据记录连续或者按规定间隔记录载荷-夹头位移数据（和使用引伸计时的载荷-应变数据）。如果试件破坏，记录最大载荷、破坏载荷以及尽可能接近断裂瞬间的夹头位移。注5其他有价值的数据对于解释试验的异常和夹持或试件打滑的问题是有用的，包括载荷-应变数据、侧向弯曲百分比和载荷-时间数据。11.9 破坏模式不发生在孔边的破坏是不可接受的破坏模式，其数据是无效的。分层通常对破坏有很大的影响，破坏模式可呈现出大量的分层。应当采用表1中的三个字母的破坏模式描述方法。代码的第一个字母描述破坏类型，第二个字母描述破坏区域，最后一个字母描述破坏位置。本试验方法有效

39、的破坏模式代码仅限于*GM，即第二个和第三个字母限于“工作段中间”。第一个字母对于横截面破坏一般是L，对于角形破坏是A，或者是多种破坏M。图19给出了三种可以接受的破坏模式。表1 破坏模式代码第一个字母第二个字母第三个字母破坏形状代码破坏区域代码破坏位置代码角形A在夹持/加强片内I底部B边缘分层D在夹持/加强处A上部I夹持/加强片G离夹持/加强处小于1倍宽度W左侧L横向L工作段G右侧K多模式M多区域M中间M纵向劈裂S多样V多样V爆发形X未知U未知U其他O横向通过孔中心的层压板压缩破坏模式，0层控制的弯折/屈曲在孔处典型的层压板压缩破坏，但通过孔的横向中心线还保留角铺设层，45层控制的基体失效在

40、孔处层压板压缩破坏，在不同的子层出现多种破坏模式。图19 可接受的开孔压缩破坏模式12 有效性12.1 对于在某些明显缺陷部位发生破坏的试件，除非该缺陷是一个待研究的变量，否则，不应计算其极限性能值。对于不能计算其极限性能值的试件，要重新进行试验。 12.2 如果样本母体中有很大一部分试件在任何远离中心孔处发生破坏，则应重新检查材料的载荷引入方法。应该考虑的因素包括夹具对中度、夹持压力、夹头对中度、夹具两部分的分离、试件厚度的斜度以及试件机械加工端头的不平坦。13 计算13.1 极限强度采用式(1)计算开孔极限压缩强度，记录保留三位有效数字。(1)式中：FOHCux=开孔压缩破坏强度，MPap

41、siPmax=破坏前的最大载荷，NlbfA=毛横截面积（忽略孔），=hw，mm2in2注6强度计算时，忽略孔的直径，采用毛横截面积。13.2 宽度-直径比用式(2)计算实际的宽度-直径比。记录用名义尺寸计算的名义比值和用测量尺寸计算的实际比值。(2)式中：w=穿过孔的试件宽度，mminD=孔直径，mmin13.3 直径-厚度比用式(3)计算实际的直径与厚度比。记录用名义尺寸计算的名义比值和用测量尺寸计算的实际比值。(3)式中：D=孔直径，mminh=孔边的试件厚度，mmin13.4 弯曲百分比如果在两侧都安装引伸计，用式（4）计算侧向弯曲百分比。(4)式中：e1=侧边1处引伸计给出的应变值e2

42、=侧边2处引伸计给出的应变值BZ=试件的侧向弯曲百分比13.5 统计对于每一组试验，计算每一种测量性能的平均值、标准差和离散系数（以百分比表示）：(5)(6)(7)式中：=样本的平均值；=样本的标准差；CV=样本的离散系数，以百分数表示；n=试件数量；=测量或导出的性能值。14 报告14.1 采用指南E 1309，E 1471，和E 1434的方法，报告与试验方法D 3039/D 3039M一致的所有合适的参数。14.2 此外，报告应最大程度地给出下列信息或含有这些信息的参考文献（对超出一个给定试验室范围的事项，如关于材料细节或壁板加工参数，委托方有责任给出有关报告。）：14.2.1 本试验方

43、法的修订版本或发布日期。14.2.2 使用的试验方法（A或B）。14.2.3 任何与本试验方法不同之处，试验时出现的异常情况以及试验时出现的设备问题。14.2.4 每个试件的名义宽度-孔径比和实际宽度-孔径比。14.2.5 每个试件的名义孔径-厚度比和实际孔径-厚度比。14.2.6 用测隙规测量的支撑板与长夹板之间的间隙以及长夹板与试件工作段之间的间隙。14.2.7 每个试件的极限开孔拉伸强度值，母体的平均值、标准差和离散系数（以百分数表示）。14.2.8 引伸计的类型，每个试件的应力-应变曲线、表格形式的应力-应变数据或者弯曲百分比-载荷或横梁位移数据、或者它们的组合。14.2.9 每个试件

44、的破坏模式和位置。15 精度和偏差15.1 round-robin试验结果2003年，共有六个试验室对液压夹持加载与端部加载方法进行了探索性的round-robin试验。层压板由T300/3900-2单向带制成，结构形式为+45/0/-45/90/02/+45/0/-45/0s。层压板具有相当高的刚度和缺口敏感性，选择这种层压板可产生较高的破坏载荷，以评估两种加载方法，采用的层压板参数代表了试验方法的极限能力。每个试验室均在试验室大气环境条件下进行试验，对每种加载类型随机抽取6个试件。端部加载试验时没有采用附加的夹持区域支持紧固件（见7.2.1.5节的讨论）。表2列出了每个试验室的平均结果，给

45、出的计算结果基于实际（测量）的厚度和宽度.表2 2000数据试验室代号，MPaksi液压夹头加载端部加载平均值CV平均值CV142161.14.4241560.22.99240959.32.3841460.15.47341259.71.8541059.55.03440658.83.3242361.32.39543062.42.8442862.04.02641460.12.8243463.03.60各试验室平均值41560.242161.0各试验室CV2.182.1815.2 精度15.2.1 在95%置信区间，精度的定义有两种方法。实施规范E 691建议，对于上述置信度，每个观测值与平均数之间

46、的最大差别应小于2.0倍标准差，而任意两个观测值之间的最大差别应小于2.8倍标准差。报告给出了两种类型的精度（试验室内部的重复性和试验室之间的再现性）。15.2.2 试验室内的条件是：基本上是同一个操作者、同一天、相同的设备条件，并且在试验期间设备和环境几乎不发生变化。15.2.3 应当注意到，为了建立更广泛的精度陈述，实施规范E691建议试验室内的筛选研究至少应包括6种材料。15.2.4 表3概括的试验结果表明本试验方法对于加载方法相当不敏感。对每种加载方法的合并数据进行了F检验和t检验，两种检验均能通过，说明夹持加载和端部加载数据的平均值和变异性是一致的 Bell Helicopter T

47、extron Report No. 699-099-550, “ASTM D 6484-99 Open Hole Compressive Strength of Carbon/Epoxy Laminates Round Robin Test Report,” 2003。从不同铺层的不同碳/环氧纤维复合材料体系的附加试验也得到一致的结果 Coguill, S.L. and Adams, D.F., “A Comparison of Open-Hole Compression Fixtures by Experimental Evaluation,” Proceedings of the 45th International SAMPE Symposium, Long Beach, CA, May 2000, pp. 1095-1105.。表3 2000统计量加载类型SrSRrR液压加载3.053.518.559.90端部加载4.044.2911.3112.00注：数据经过各试验室平均值的正则化，以百分数表示。15.3 偏差本试验方法不能确定偏差，因为没有可以接受的参考标准。16 关键词16.1 复合材料；开孔压缩强度；压缩试验。