ГОСТ Р 56790-2015. Национальный стандарт Российской Федерации. Композиты полимерные. Метод определения прочности на смятие и трансферной прочности ламинатов, соединенных двумя болтами

(утв. и введен в действие Приказом Росстандарта от 27.11.2015 № 2047-ст)

ИСТОРИЯ ИЗМЕНЕНИЙ НОРМАТИВНО-ТЕХНИЧЕСКИХ АКТОВ

flowchart LR
  n0["ГОСТ Р 56790-2015"]:::rst
  click n0 "https://bukva.ai/docs/standart-gost-r-56790-2015" "ГОСТ Р 56790-2015. Национальный стандарт Российской Федерации. Композиты полимерные. Метод определения прочности на смятие и трансферной прочности ламинатов, соединенных двумя... ("
  n1["ГОСТ Р 56790-2023"]:::doc
  click n1 "https://bukva.ai/docs/gost-r-56790-2023" "ГОСТ Р 56790-2023. Национальный стандарт Российской Федерации. Композиты полимерные. Методы определения прочности при смятии и трансферной прочности многослойных композитов... (утв"
  n0 --> n1
classDef rst fill:#FFEBEB,stroke:#8B0000,color:#000;
classDef doc fill:#EBFFEB,stroke:#006400,color:#000;
classDef notEnt fill:#FFFFEB,stroke:#FF8C00,color:#000;

Утвержден и введен в действие Приказом Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии от 27 ноября 2015 г. № 2047-ст

НАЦИОНАЛЬНЫЙ СТАНДАРТ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

КОМПОЗИТЫ ПОЛИМЕРНЫЕ

МЕТОД ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПРОЧНОСТИ НА СМЯТИЕ И ТРАНСФЕРНОЙ ПРОЧНОСТИ ЛАМИНАТОВ, СОЕДИНЕННЫХ ДВУМЯ БОЛТАМИ

Polymer composites. Method for determination of bearing strength and bypass strength of laminates connected to one another by two bolts

ГОСТ Р 56790-2015

ОКС 83.120

Дата введения 1 января 2017 года

Предисловие

1 ПОДГОТОВЛЕН Открытым акционерным обществом «НПО Стеклопластик» совместно с Объединением юридических лиц «Союз производителей композитов» на основе аутентичного перевода на русский язык указанного в пункте 4 стандарта, который выполнен ТК 497

2 ВНЕСЕН Техническим комитетом по стандартизации ТК 497 «Композиты, конструкции и изделия из них»

3 УТВЕРЖДЕН И ВВЕДЕН В ДЕЙСТВИЕ Приказом Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии от 27 ноября 2015 г. № 2047-ст

4 Настоящий стандарт является модифицированным по отношению к стандарту АСТМ Д7248/Д7248М-12 «Метод испытаний на реакцию взаимодействия нагрузки/перепуска композитных материалов с полимерной матрицей при использовании образцов с двумя крепежными деталями» (ASTM D7248/D7248M-12 «Standard Test Method for Bearing/Bypass Interaction Response of Polymer Matrix Composite Laminates Using 2-Fastener Specimens») путем изменения его структуры для приведения в соответствие с правилами, установленными в ГОСТ 1.5 (подраздел 3.1), путем изменения содержания отдельных структурных элементов, которые выделены вертикальной линией, расположенной на полях напротив соответствующего текста, а также невключения отдельных структурных элементов.

Наименование настоящего стандарта изменено относительно наименования указанного стандарта АСТМ для приведения в соответствие с ГОСТ Р 1.5-2012 (пункт 3.5).

Сравнение структуры настоящего стандарта со структурой указанного стандарта АСТМ приведено в дополнительном приложении ДА

5 ВВЕДЕН ВПЕРВЫЕ

Правила применения настоящего стандарта установлены в ГОСТ Р 1.0-2012 (раздел 8). Информация об изменениях к настоящему стандарту публикуется в ежегодном (по состоянию на 1 января текущего года) информационном указателе «Национальные стандарты», а официальный текст изменений и поправок — в ежемесячном информационном указателе «Национальные стандарты». В случае пересмотра (замены) или отмены настоящего стандарта соответствующее уведомление будет опубликовано в ближайшем выпуске ежемесячного информационного указателя «Национальные стандарты». Соответствующая информация, уведомление и тексты размещаются также в информационной системе общего пользования — на официальном сайте Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии в сети Интернет (www.gost.ru)

1. Область применения

Настоящий стандарт распространяется на полимерные композиты, армированные высокомодульными волокнами, и устанавливает методы определения прочности на смятие и трансферной прочности ламинатов, соединенных двумя болтами, при испытании на двойное смятие при растяжении или сжатии (методы А и В) или на одинарное смятие при растяжении или сжатии (метод Б).

2. Нормативные ссылки

В настоящем стандарте использованы нормативные ссылки на следующие стандарты:

ГОСТ 1759.0-87 Болты, винты, шпильки и гайки. Технические условия

ГОСТ 6507-90 Микрометры. Технические условия

ГОСТ 14359-69 Пластмассы. Методы механических испытаний. Общие требования

ГОСТ 28840-90 Машины для испытания материалов на растяжение, сжатие и изгиб. Общие технические требования

ГОСТ 33498-2015 Композиты полимерные. Метод испытания на смятие (ASTM D5961/D5961M-10 «Стандартная методика испытания на смятие композитных слоистых материалов с полимерной матрицей», NEQ)

ГОСТ Р 51254-2011 Инструмент монтажный для нормированной затяжки резьбовых соединений. Ключи моментные. Общие технические условия

ГОСТ Р 56813-2015 Композиты полимерные. Руководство по изготовлению пластин для испытания и механической обработке (ASTM D5687/D5687M-95 (2007) «Руководство для приготовления плоских составных панелей с указаниями по обработке с целью приготовления образцов», MOD)

Примечание - При пользовании настоящим стандартом целесообразно проверить действие ссылочных стандартов в информационной системе общего пользования — на официальном сайте Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии в сети Интернет или по ежегодному информационному указателю «Национальные стандарты», который опубликован по состоянию на 1 января текущего года, и по выпускам ежемесячного информационного указателя «Национальные стандарты» за текущий год. Если заменен ссылочный стандарт, на который дана недатированная ссылка, то рекомендуется использовать действующую версию этого стандарта с учетом всех внесенных в данную версию изменений. Если заменен ссылочный стандарт, на который дана датированная ссылка, то рекомендуется использовать версию этого стандарта с указанным выше годом утверждения (принятия). Если после утверждения настоящего стандарта в ссылочный стандарт, на который дана датированная ссылка, внесено изменение, затрагивающее положение, на которое дана ссылка, то это положение рекомендуется применять без учета данного изменения. Если ссылочный стандарт отменен без замены, то положение, в котором дана ссылка на него, рекомендуется применять в части, не затрагивающей эту ссылку.

3. Термины и определения

P2 = P1 — PB1. (1)

f^{gr_byp} = \frac{P1}{A} , (2)

где A — площадь поперечного сечения образца, мм2.

f^{net_byp} = \frac{P2}{A} . (3)

f^{gr_byp} = \frac{P2}{A} . (4)

fnet_byp = 0. (5)

f^{gr_byp} = \frac{P2}{A} . (6)

f^{net_byp} = \frac{P2}{A} . (7)

fgr_byp = 0. (8)

fnet_byp = 0. (9)

4. Сущность метода

5. Оборудование

6. Подготовка к проведению испытаний

6.1 Общие положения

h — толщина; L — длина; w — ширина; d — диаметр отверстия для крепления

Рисунок 2 — Форма и размеры образцов для испытаний по методу А

Таблица 1

s — длина накладки; h — толщина полосы и накладки; L — длина полосы; w — ширина полосы; d — диаметр отверстия

Рисунок 3 — Форма и размер составных образцов для испытаний по методу Б

Таблица 2

A — длина; B — ширина; C — толщина; D — диаметр отверстия; E — расстояние от края до центра отверстия; F — расстояние между центрами отверстий

Рисунок 4 — Форма и размер образцов для испытаний по методу В

Таблица 3

1 — датчик деформации; 2 — приспособление для испытания с пазом

Рисунок 5 — Схема калибровки приспособлений для испытаний с пазом

1 — прокладка; 2 — датчик деформации; 3 — приспособление для испытания без паза

Рисунок 6 — Схема калибровки приспособлений для испытаний без паза

P_{max} = \frac{1,1 \cdot P_{e}^{f} \cdot k \cdot n}{2} , (10)

где P_{e}^{f} — предполагаемая разрушающая нагрузка при смятии, Н;

k — предполагаемая доля от общей нагрузки, передаваемая на приспособления для испытания по методу В через крепеж;

n — количество пластин, используемых при калибровке приспособления для испытания (см. рисунок 5 или 6).

k = \frac{2C_{P}}{2C_{P} + C_{S} + 2C_{F}} , (11)

где CP — эластичность образца композитного материала, мм/Н;

CS — упругость пластин приспособления для испытания, мм/Н;

CF — упругость крепежа, мм/Н.

C_{P} = \frac{L}{t_{P} \cdot w_{P} \cdot E_{xP}} , (12)

где L — расстояние между осевыми линиями крепежа, мм;

tP — толщина образца композитного материала, мм;

wP — ширина образца композитного материала, мм;

ExP — модуль упругости образца композитного материала, МПа.

C_{S} = \frac{L}{t_{S} \cdot w_{S} \cdot E_{xS}} , (13)

где tS — толщина пластины приспособления для испытания, мм;

wS — ширина пластины приспособления для испытания, мм;

ExS — модуль упругости пластины приспособления для испытания в осевом направлении, МПа.

(14)

где \nu_{F} — коэффициент Пуассона крепежа;

EF — модуль упругости крепежа, МПа;

dF — диаметр крепежа, мм.

1 — датчик деформации; 2 — образец

Рисунок 7 — Схема калибровки образца при приложении растягивающей нагрузки

1 — приспособление для испытания (см. 5.4.4); 2 — датчик деформации; 3 — образец

Рисунок 8 — Схема калибровки образца при приложении сжимающей нагрузки

7. Проведение испытаний

1 — образец; 2 — прокладка; 3 — приспособление для испытания

Рисунок 9 — Закрепление приспособления для испытания по методу А

1 — образец; 2 — приспособление для испытания

Рисунок 10 — Закрепление приспособления для испытания по методу В

1 — измерительная база; C1, C2 — датчики деформации, установленные на боковой стороне образца

Рисунок 11 — Установка датчиков деформации на боковых сторонах образца

1 — датчик деформации на образце; 2 — датчики деформации на приспособлении для испытания

Рисунок 12 — Установка датчиков деформации при испытании на растяжение

1 — датчик деформации на приспособлении для испытания; 2 — датчики деформации на образце

Рисунок 13 — Установка датчиков деформации при испытании на сжатие

P_{D1} = \frac{\sum_{i = 1}^{n} P_{Di}}{n} , (15)

где PDi — нагрузка, соответствующая \epsilon_{Di} , Н;

n — количество датчиков деформации.

8. Обработка результатов измерений

F_{x}^{gr_byp_t} = \frac{P_{max}}{A} , (16)

F_{x}^{net_byp_t} = \frac{(1 - k) \cdot P_{max}}{A} , (17)

где k — доля от общей нагрузки, передаваемая на образец через крепеж.

k_{1} = \frac{2C_{P} + C_{F2}}{(2C_{P} + C_{S} + C_{F1} + C_{F2})} , (18)

где CF2 — упругость крепежа № 2, мм/Н;

CF1 — упругость крепежа № 1, мм/Н.

1 — крепеж № 1; 2 — крепеж № 2

Рисунок 14 — Доля от общей нагрузки, передаваемая на образец через крепеж № 1

C_{S} = \frac{L_{1}}{t_{S1} \cdot w_{S1} \cdot E_{xS1}} + \frac{L_{2}}{t_{S2} \cdot w_{S2} \cdot E_{xS2}} , (19)

где L1 — расстояние от осевой линии крепежа № 1 до утолщенной части пластины приспособления для испытания, мм;

tS1 — толщина пластины приспособления для испытания в утоненной части, мм;

wS1 — ширина пластины приспособления для испытания, мм;

ExS1 — модуль упругости пластины приспособления для испытания в осевом направлении, МПа;

L₂ - расстояние от осевой линии крепежа № 2 до утоненной части пластины приспособления для испытания, мм;

tS2 — толщина пластины приспособления для испытания в утолщенной части, мм;

wS2 — ширина пластины приспособления для испытания, мм;

ExS2 — модуль упругости пластины приспособления для испытания в осевом направлении, МПа.

8.2.5 Упругость крепежа № 1 CF₁, мм/Н, вычисляют по формуле

(20) где \nu_{F1} — коэффициент Пуассона крепежа № 1; EF1 — модуль упругости крепежа № 1, МПа; d2 — диаметр крепежа № 1, мм. 8.2.6 Упругость крепежа № 2 CF2, мм/Н, вычисляют по формуле (21) где \nu_{F2} — коэффициент Пуассона крепежа № 2; EF2 — модуль упругости крепежа № 2, МПа; d2 — диаметр крепежа № 2, мм. 8.2.7 Долю от общей нагрузки, передаваемую на образец через крепеж № 2 (см. рисунок 14), при испытании по методу А k2 вычисляют по формуле

k₂ = 1 — k₁. (22)

k₁ = k₂ = 0,5. (23)

Рисунок 15 — Доля от общей нагрузки, передаваемая на образец через крепеж № 2

k_{1} = \frac{C_{S1} + C_{F2}}{(C_{S1} + C_{S2} + C_{F1} + C_{F2})} , (24)

C_{S1} = \frac{L}{t_{S1} \cdot w_{S1} \cdot E_{xS1}} , (25)

где tS1 — толщина полосы № 1, мм;

wS1 — ширина полосы № 1, мм;

ExS₁ - модуль упругости полосы № 1 в осевом направлении, МПа.

C_{S2} = \frac{L}{t_{S2} \cdot w_{S2} \cdot E_{xS2}} , (26)

где tS2 — толщина полосы № 2, мм;

wS2 — ширина полосы № 2, мм;

ExS2 — модуль упругости полосы № 2 в осевом направлении, МПа.

(27)

(28)

k_{D} = \frac{P_{D1} + P_{D2}}{P_{max}} . (29)

\sigma_{i}^{br} = \frac{k \cdot P_{i}}{h \cdot D} , (32)

F^{br_byp} = \frac{k \cdot P_{max}}{h \cdot D} . (33)

В зависимости от прикладываемой нагрузки k определяют по 8.2.1 или 8.3.1.

8.5 Деформацию смятия \epsilon_{i}^{br} вычисляют по формуле

\epsilon_{i}^{br} = \frac{(\delta_{1i} + \delta_{2i})}{2 \cdot K \cdot D} , (34)

где \delta_{1i} — показания перемещения датчика деформации C1 (см. рисунок 11) в i-й точке диаграммы деформирования, мм;

\delta_{2i} — показания перемещения датчика деформации C2 (см. рисунок 11) в i-й точке диаграммы деформирования, мм;

K — коэффициент, равный 1 при испытании по методу А и В и равный 2 при испытании по методу Б.

\sigma_{F_{x}^{gr_byp_t}} = \sqrt{\frac{\sum_{i = 1}^{n} F_{xi}^{gr_byp_t^{2}} - n \cdot \overline{F_{x}^{gr_byp_t^{2}}}}{n - 1}} , (35)

\sigma_{F_{x}^{net_byp_t}} = \sqrt{\frac{\sum_{i = 1}^{n} F_{xi}^{net_byp_t^{2}} - n \cdot \overline{F_{x}^{net_byp_t^{2}}}}{n - 1}} , (36)

\sigma_{x}^{gr_byp_c} = \sqrt{\frac{\sum_{i = 1}^{n} F_{xi}^{gr_byp_c^{2}} - n \cdot \overline{F_{x}^{gr_byp_c^{2}}}}{n - 1}} , (37)

где F_{xi}^{gr_byp_c} — единичное значение максимально допустимой трансферной прочности в полном поперечном сечении при сжатии, МПа;

n — число наблюдений;

\overline{F_{x}^{gr_byp_c}} — среднее арифметическое значение максимально допустимой трансферной прочности в полном поперечном сечении при сжатии, МПа.

\sigma_{\sigma_{i}^{br}} = \sqrt{\frac{\sum_{i = 1}^{n} \sigma_{ii}^{br^{2}} - n \cdot \overline{\sigma_{i}^{br^{2}}}}{n - 1}} , (38)

где \sigma_{ii}^{br} — единичное значение напряжения смятия, МПа;

n — число наблюдений;

\overline{\sigma_{i}^{br}} — среднее арифметическое значение напряжения смятия, МПа.

9. Протокол испытаний

Приложение А (рекомендуемое)

ПРИСПОСОБЛЕНИЕ ДЛЯ ИСПЫТАНИЙ ПО МЕТОДУ А

A — длина; B — ширина; C — толщина; D — диаметр отверстия для шпильки; E — расстояние от края до центра отверстия; F — расстояние между центрами отверстий

Рисунок А.1 — Конструкция приспособления для испытания метода А

Таблица А.1

Приложение Б (рекомендуемое)

ПРИСПОСОБЛЕНИЕ ДЛЯ ИСПЫТАНИЯ ПО МЕТОДУ В

A — длина; B — ширина; C — толщина; D — диаметр отверстия для шпильки; E — расстояние от края до центра отверстия; F — расстояние между центрами отверстий; G — глубина паза; H — расстояние от края до начала паза; l — длина паза; R — радиус

Рисунок Б.1 — Конструкция приспособления для испытания метода В

Таблица Б.1

Приложение В (рекомендуемое)

ПРИСПОСОБЛЕНИЕ ДЛЯ ИСПЫТАНИЯ НА СЖАТИЕ (МЕТОДЫ Б И В)

1 — место для захвата (2 шт.); 2 — накладка; 3 — заклепки; 4 — образец; 5 — длинный зажим (2 шт.); 6 — короткий зажим (2 шт.); 7 — прижимная пластина (2 шт.)

Рисунок В.1 — Конструкция приспособления для испытания на сжатие

1 — длинный зажим; 2 — короткий зажим; 3 — отверстие; 4 — место соприкасания длинного и короткого зажимов

Рисунок В.2 — Конструкция длинного зажима

Рисунок В.3 — Размеры длинного зажима

Рисунок В.4 — Размеры короткого зажима

Рисунок В.5 — Деталь А (размеры подреза)

Рисунок В.6 — Деталь Б (радиус детали)

Рисунок В.7 — Размеры прижимной пластины

Рисунок В.8 — Прижимная пластина с дополнительно нарезанной резьбой

Приложение Г (рекомендуемое)

ПРИМЕРЫ РАЗРУШЕНИЙ

Рисунок Г.1 — Поперечный отрыв

Рисунок Г.2 — Срез

Рисунок Г.3 — Смятие

Рисунок Г.4 — Скол

Рисунок Г.5 — Вырыв

Рисунок Г.6 — Разрушение при растяжении типа LGM: поперечный отрыв через центр отверстия (может сопровождаться расслаиванием и разделением на части)

Рисунок Г.7 — Разрушение при растяжении типа AGM: разрушение через центр отверстия вдоль осей армирования слоев ламината, расположенных под углом к центральной линии образца (может сопровождаться деламинацией и разделением на части)

Рисунок Г.8 — Разрушение при растяжении типа MGM: многотиповое разрушение через центр отверстия (сопровождается деламинацией и разделением на части)

Рисунок Г.9 — Разрушение при сжатии типа LGM: поперечное разрушение через центр отверстия (обычно происходит вдоль направления армирования 0°)

Рисунок Г.10 — Разрушение при сжатии типа AGM: разрушение через центр отверстия вдоль осей армирования слоев ламината, в основном расположенных под углом +/- 45°

Рисунок Г.11 — Разрушение при сжатии типа MGM: многотиповое разрушение через центр отверстия

Рисунок Г.12 — Разрушение при сжатии типа LGO: поперечное разрушение по краю отверстия (обычно происходит вдоль направления армирования 0°)

Рисунок Г.13 — Разрушение при сжатии типа MGO: многотиповое разрушение по краю отверстия

Рисунок Г.14 — Разрушение при сжатии типа LGF: поперечное разрушение по краю крепления, гайки, шайбы (обычно происходит вдоль направления армирования 0°)

Рисунок Г.15 — Разрушение при сжатии типа MGF: многотиповое разрушение крепления, гайки, шайбы

Таблица Г.1

Приложение ДА (справочное)

СОПОСТАВЛЕНИЕ СТРУКТУРЫ НАСТОЯЩЕГО СТАНДАРТА СО СТРУКТУРОЙ ПРИМЕНЕННОГО В НЕМ СТАНДАРТА АСТМ

Таблица ДА.1