HB 8619－2021 航空用聚合物基复合材料落锤冲击损伤 阻抗试验方法 Test method for measuring the damage re sistance of aviation polymer matrix composite to a drop-weight impact 2021－04－19发布 2021－07－01实施 中华人民共和国工业和信息化部 发 布 ICS 49.025.99 V 15 HB 8619－2021 I 目 次 前言…………………………………………………………………………………………………………… II 1 范围…………………………………………………………………………………………………………3 2 规范性引用文件……………………………………………………………………………………………1 3 术语和定义…………………………………………………………………………………………………1 4 方法原理……………………………………………………………………………………………………1 5 试验设备……………………………………………………………………………………………………2 6 试样…………………………………………………………………………………………………………4 7 试验条件……………………………………………………………………………………………………5 8 试验步骤……………………………………………………………………………………………………5 9 计算…………………………………………………………………………………………………………7 10 试验报告………………………………………………… …………………………………………………7 HB 8619－2021 II 前 言 本标准按照 GB/T 1.1 给出的规则起草。 本标准由中国航空综合技术研究所归口。 本标准起草单位：中国飞机强度研究所、中国航空综合技术研究所、沈阳飞机设计研究所。 本标准主要起草人：李 磊、黄光启、隋晓东、杨胜春、谢佳卉、郭 江、沈 薇。 HB 8619－2021 1 航空用聚合物基复合材料落锤冲击损伤 阻抗试验方法 1 范围 本标准规定了复合材料落锤冲击损伤阻抗试验方法原理、试验设备、试样、实验条件、试验步骤、 计算和试验报告。 本标准适用于航空用聚合物基复合材料层合板损伤阻抗的测定、材料的评价和比较、为复合材料结 构损伤容限评定提供损伤引入以及与其他的力学性能试验标准(如冲击后压缩试验等)相结合来建立复合材料结构的设计许用值。 2 规范性引用文件 下列文件对于本文件的应用是必不可少的。 凡是注日期的引用文件， 仅注日期的版本适用于本文件。 凡是不注日期的引用文件，其最新版本(包括所有的修改单)适用于本文件。 GB/T 1446 纤维增强塑料性能试验方法总则 GB/T 3961 纤维增强塑料术语 3 术语和定义 GB/T 3961 界定的以及下列术语和定义适用于本文件。 3.1 凹坑深度 dent depth 试样受冲击表面所形成的凹坑，从凹坑最低点到试样表面的垂直距离。 3.2 冲击头 impactor 冲击试验中与试样表面接触的半球形钢质物体。 3.3 落锤 drop-weight 用提升机构或类似方法提升，用于自由落体冲击的物体，由冲击头和配重组成。 4 方法原理 采用自由落体的方式，将势能转化为动能，用带有半球形冲击头的落锤对试样表面进行冲击，并以 损伤的尺寸和形式对损伤阻抗进行评价，如图 1 所示。 HB 8619－2021 2 H1 3 4 52 说明： 1——配重； 2——冲击头； 3——冲击点； 4——试样； 5——试样支撑板； H——落锤下落高度。 图 1 落锤冲击装置示意图 5 试验设备 5.1 总则 试验设备主要包括：速度测量装置、凹坑深度测量装置、电子秤和试验夹具。试验设备均需检定 / 校准合格，并在有效期内使用。 5.2 速度测量装置 速度测量装置应符合 GB/T 1446 的规定。 5.3 凹坑深度测量装置 应符合 GB/T 1446 的规定。可采用深度尺或百分表等进行凹坑深度的测量，仪器的端部为半球形， 半径不大于 6 mm。精度要求为 0 .01mm。 5.4 电子秤 电子秤精度为 0 .1g。 5.5 试验夹具 试验夹具包括： a) 冲击装置——主要由冲击支架、释放机构、导向管和速度测量装置组成。 b) 冲击支持夹具——由底板、支柱、支撑板和试样固定夹子组成。在支撑板的中心位置处设有 (75±1) mm×(125±1) mm的开口，与试样接触的支撑板平面度要求不大于 0 .1mm。用固定在HB 8619－2021 3支撑板上的 4 个试样固定夹子对试样进行约束。夹子的夹紧力应足够大，以防止试样由于冲击 的作用产生位移。冲击支持夹具示意图见图 2。 说明： 1——试样； 2——试样固定夹子； 3——试样支撑板； 4——试样定位销； 5——支持夹具立柱； 6——支持夹具底板。 图 2 冲击支持夹具示意图 c) 落锤——由冲击头和配重组成，评价和比较材料的损伤阻抗特性的冲击能力时，冲击头直径推 荐采用 16 mm；其他可根据设计要求来确定冲头尺寸，可选用 12 .7mm、25 .4mm等。冲击头硬 度为(60～62) HRC。落锤示意图见图 3。落锤冲击头与导向杆内径的间隙不大于 1 mm，落锤 冲击头和导向杆的同轴度均为 0 .25mm。 1 2 说明： 1——配重； 2——冲击头。 图 3 落锤示意图 2 13 4 5 6HB 8619－2021 4 d) 防二次冲击装置——要求落锤对试样一次冲击后，将落锤接住，防止落锤对试样二次冲击。 6 试样 6.1 试样形状与尺寸 试样尺寸为 100 mm×150 mm，推荐厚度为 4 mm～6mm，目标厚度 5 mm。试样的形状与尺寸见图 4。 单位为毫米 3.23.2 B 铺层方式： [45/0/-45/90]ns 厚度允许的范围：4mm～6mm 注：铺层方向公差为：相对于基准面 R小于±0 .5˚；机械加工边缘的粗糙度 Ra值不超过3 .2m。 图 4 试样几何尺寸 6.2 铺层形式 为了评价和比较材料的损伤阻抗特性，推荐的标准试样为准各向同性层合板[45 /0/－45 /90]ns，为 建立复合材料结构的设计许用值，或对飞机结构损伤的评估过程中定义损伤类别，试样可采用与实际结构一致的铺层顺序和厚度。 6.3 试样制备 试样制备按 GB/T 1446 的规定。 试样在制备过程中，应采取相应的措施以避免由于不适当的加工方法而引起切口、沟槽、粗糙或不 平的表面、或者分层，并通过水润滑的精确切割、铣削或磨削，得到最终尺寸。 6.4 试样数量 每组有效试样应不少于 5 个。 HB 8619－2021 57 试验条件 7.1 试验环境条件 试验环境条件应满足 GB/T 1446 的规定。 7.2 试样状态调节 试样状态调节应满足 GB/T 1446 的规定。 8 试验步骤 8.1 试验前准备 试验前准备应满足如下要求： a) 按GB/T 1446 的规定检查试样外观，对每个试样编号。 b) 按7.2 的规定对试样进行状态调节。 c) 在试样状态调节后，在冲击点附近测量试样的 2 个宽度和 4 个厚度，厚度测量精确到 0 .01mm， 其余均为 0 .02 mm。 d) 在试样预产生凹坑的表面标注凹坑测量基准点，基准点要选取试样表面远离损伤的位置，即凹 坑深度测量装置的基座支撑点距离压痕点最少 25 mm。基准点位置见图 5。 单位为 mm 125±162,5 ±1125±1 62,5 ±1 基准点 基准点 基准点50 图 5 凹坑深度测量基准点位置 e) 根据要求确定冲击头直径。 f) 确定冲击能量。评价和比较材料的损伤阻抗特性的冲击能力，推荐冲击能量与厚度比为 6.67J/mm。其他能量可根据设计要求来确定。 g) 根据规定的冲击能量，调配落锤质量，计算落锤下落高度，并调节冲击装置释放机构的高度。 h) 连接速度测量装置，使其为工作状态。 8.2 试样安装 试样安装应满足如下要求： a) 将试样放入支持夹具中，贴模面向上，用 4 个试样固定夹子将试样固定； b) 移动支持夹具使试样冲击点与冲击装置导向管中心对中， 保证冲击头能够冲击在试样规定的冲 击点处。