HB 8620－2021 航空用聚合物基复合材料层合板集中 准静态压痕力损伤阻抗试验方法 Test method for measuring the damage resistance of aviation polymer matrix composite to a concentrated quasi-static indentation force 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 8620－2021 I 目 次 前言…………………………………………………………………………………………………………… II 1 范围…………………………………………………………………………………………………………1 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…………………………………………………………………………………………………………3 7 试验条件……………………………………………………………………………………………………3 8 试验步骤……………………………………………………………………………………………………4 9 计算…………………………………………………………………………………………………………6 10 试验报告………………………………………………… …………………………………………………7 HB 8620－2021 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。 本标准主要起草人：黄光启、李 磊、杨胜春、熊华锋、鲍盘盘、吴 阳、谢佳卉。 HB 8620－2021 1 航空用聚合物基复合材料层合板集中 准静态压痕力损伤阻抗试验方法 1 范围 本标准规定了航空用聚合物基复合材料层合板集中准静态压痕力试验方法原理、试验设备、试样、 试验条件、试验步骤、计算和试验报告。 本标准适用于测量受集中准静态压痕力连续纤维增强复合材料层合板的损伤阻抗。 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，仅所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 压痕力 contact force 试验时压头垂直施加到试样上的力。 3.2 凹坑深度 dent depth 试样受压表面所形成的凹坑，从凹坑最低点到试样表面的垂直距离。 4 方法原理 采用半球形刚性压头，通过位移控制对试样表面施加面外集中力(垂直于层合板平面)，见图 1。用损伤尺寸和类型来评价材料的损伤阻抗。 说明： 1——压头；2——试样；3——支持夹具； P——载荷。 图 1 准静态压痕示意图 HB 8620－2021 2 5 试验设备 5.1 总则 试验设备主要包括：试验机、环境箱、浸润箱、凹坑深度测量装置和试验夹具。试验设备均需检 定/校准合格，并在有效期内使用。 5.2 试验机 试验机应符合 GB/T 1446 中的规定。 5.3 环境箱/浸润箱 环境箱与浸润箱应符合 GB/T 1446 中的规定，环境箱与浸润箱温度控制在所规定温度的±3℃，浸 润箱湿度控制在所规定湿度的±5 %RH。 5.4 凹坑深度测量装置 凹坑深度测量装置应符合 GB/T 1446 的规定。可采用深度尺、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。 5.5 试验夹具 试验夹具如下： a) 边缘支持方式夹具：夹具用钢质或铝质金属板制成，中心有一个直径为 125 .0mm±2.5mm的 开孔，开孔的上边缘倒圆角。 边缘支持方式夹具的尺寸为 200 mm×200 mm，厚度至少为 25 mm， 推荐为 40 mm，见图 2。 单位为 mm 200±1100±1200±1 100±1 40±1 R1A AA-AA 0.12 A 3.2125 0.1 图 2 准静态压痕试验边缘支持夹具 b) 刚性背衬试验夹具：夹具用钢质金属板制成，厚度至少为 13 mm。试验时试样直接放置于刚性 背衬夹具之上，见图 3。 c) 压头：压头为半球形光滑钢质材料，直径为 12 .7mm±0.3mm，压头的硬度为 60 HRC～62 HRC。 在试验中可采用不同形状、尺寸，硬度的压头，应记录压头的形状、尺寸和硬度。 HB 8620－2021 3单位为 mm 200±1100±1200±1 100±1 13A 0.12 A 3.20.1 图 3 准静态压痕试验刚性背衬支持夹具 6 试样 6.1 试样形状与尺寸 试样为边长150 .0mm±1.0mm的正方形。试样推荐厚度为 4 .0mm～6.0mm。 6.2 铺层形式 对于单向带材料，层压板结构铺层顺序为[45 /0/－45 /90] ns；对于织物材料，层压板结构应由铺层顺 序为[(＋45 /－45)/(0 /90)] ns，其中 n为整数。试样厚度 4 .0mm～6.0mm。 6.3 试样制备 试样制备按 GB/T 1446 中的规定。 试样在制备过程中，应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。 7 试验条件 7.1 试验环境条件 7.1.1 实验室标准环境条件 实验室标准环境条件应满足 GB/T 1446 中的要求。 7.1.2 非实验室标准环境条件 7.1.2.1 高温试验环境条件 高温试验环境条件要求如下： a) 应先将环境箱和试验夹具预热到规定的试验温度，然后将试样加热到规定的试验温度； HB 8620－2021 4 b) 试样工作段应设置直接接触的温度传感器，随时校验温度； c) 由温度传感器测得的试样表面温度应在规定试验温度的±3℃范围内； d) 对于干态试样，应在试样达到规定试验温度后，保温 5 min～10 min开始试验；对于湿态试样， 应在试样达到规定试验温度后，保温 2 min～3min开始试验。 7.1.2.2 低温(低于零度)试验环境条件 低温试验环境条件要求如下： a) 应先将环境箱和试验夹具冷却到规定的试验温度，然后将试样冷却到规定的试验温度； b) 试样工作段应设置直接接触的温度传感器，随时校验温度； c) 试样达到规定试验温度后，保温 5 min～10 min开始试验； d) 由温度传感器测得的试样表面温度应在规定试验温度的±3℃范围内。 7.2 试样状态调节 7.2.1 干态试样状态调节 试验前，试样在实验室标准环境条件下至少放置 24 h。 7.2.2 湿态试样状态调节 试验前，应将试样放置在浸润箱中吸湿，并在规定的温度和湿度条件下使试样达到所要求的吸湿状 态。推荐的温度和湿度条件如下： a) 温度：70℃±3℃； b) 相对湿度：85 %RH±5%RH。 调节结束后，可以直接开始力学性能试验，或者将试样连同潮湿纸巾放入密封袋内保存，试样在密 封袋内的储存时间应不超过 14 d。 8 试验步骤 8.1 试验前准备 试验前准备要求如下： 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，测量试样引入损伤位置附近的 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 4。 8.2 试样安装 8.2.1 方法 A 把试样放在支持夹具上，贴模面向上，试样的中心线与夹具开孔中心线重合，误差不