HB 8621－2021 航空用聚合物基复合材料层合板挤压/ 旁路响应试验方法 Test method for bearing /bypass interaction response of aviation polymer matrix composite 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 8621－2021 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……………………………………………………………………………………………………2 5 试验设备……………………………………………………………………………………………………3 6 试样…………………………………………………………………………………………………………3 7 试验条件……………………………………………………………………………………………………6 8 试验步骤……………………………………………………………………………………………………6 9 计算…………………………………………………………………………………………………………10 10 试验报告…………………………………………………………………………………………………11 HB 8621－2021 II 前 言 本标准按照 GB/T 1.1－2009 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：乔永乐、杨胜春、程鹏飞、谢佳卉、蒲 浩、王力立、沈 薇。 HB 8621－2021 1 航空用聚合物基复合材料层合板挤压/ 旁路响应试验方法 1 范围 本标准规定了聚合物基复合材料层合板挤压/旁路响应性能试验方法原理、试验设备、试样、试验条件、试验步骤、计算和试验报告。 本标准适用于单轴拉伸下挤压和旁路载荷沿同一方向的低挤压/旁路响应性能的测定，以得到用于 材料规范、研究与开发、质量保证以及结构设计和分析用的挤压/旁路响应性能数据。 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 中界定的以及下列术语和定义适用于本文件。 3.1 挤压面积 bearing area 用于将施加的载荷正则化为有效挤压应力的挤压试样的面积部分， 等于受载孔的直径乘以试样的厚 度。 3.2 挤压力 bearing load 在紧固件孔处由紧固件传递到试件上的面内力。 3.3 挤压应力 bearing stress 挤压力除以挤压面积。 3.4 挤压强度 bearing strength 旁路(净截面)失效点出现的挤压应力值。 3.5 挤压应变 bearing strain 试件中正则化的孔变形量，等于挤压力方向挤压孔的变形除以孔的直径。 3.6 极限挤压强度 ultimate bearing strength 挤压试件最大承载能力时的挤压应力值。 HB 8621－2021 2 3.7 毛旁路应力 gross bypass stress 由经过钉孔和旁路钉孔的总载荷计算毛旁路应力。 3.8 净旁路应力 gross bypass stress 由经过钉孔和旁路钉孔的总载荷减去钉孔的挤压载荷计算净旁路应力。 3.9 极限毛旁路强度 ultimate gross bypass strength 挤压试件最大承载能力时的毛旁路应力值。 3.10 极限净旁路强度 ultimate net bypass strength 挤压试件最大承载能力时的净旁路应力值。 4 方法原理 采用双剪方式对试样施加拉伸载荷 F，使紧固件、层合板和垫板的钉孔表面接触，形成挤压面，进 而测量试样的挤压/旁路响应性能。挤压载荷通过紧固件传递到垫板，旁路载荷则通过层合板孔两侧传递。如图 1所示。 本方法在试验前通过垫板和层合板的载荷－应变标定分别得到垫板和层合板的载荷－应变标定曲 线，在试验时将垫板和层合板上的应变对照其标定曲线确定相应的载荷。 说明： 1——紧固件与垫板挤压面；2——紧固件与试样挤压面；3——紧固件；4——垫板；5——试样； F——载荷； FD ——试样传递到紧固件上的挤压力。 图 1 挤压/旁路响应示意图 I I放大 3 4 5 2 1 FF FD FDHB 8621－2021 35 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、扭矩扳手和引伸计，试验设备均需经检定/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℃范围 内，浸润箱湿度控制在所规定湿度的±5 %RH范围内。 5.4 扭矩扳手 扭矩扳手应满足精度为 4 级。 5.5 引伸计 引伸计应符合 GB/T 1446 中的规定。引伸计标距为 50 mm，精度为 1级。 6 试样 6.1 试样形状与尺寸 试样由层合板、紧固件和垫板组成，如图 2。 说明： 1——层合板；2——紧固件；3——垫板。 图 2 试样装配示意图 层合板形状与尺寸如图 3 所示，层合板的厚度 h为2mm～5mm，推荐厚度为 3 mm，推荐孔径 D为 6mm，试样宽度 w为3 6 mm。其他孔径的试样，宽度推荐为 6 D。铺层形式应当具有多个纤维取向，且 对称均衡。 垫板形状与尺寸如图 4 所示， 垫板中间凹槽设计是为了与试样装配后在试样表面留出间隙用以粘贴 应变计，凹槽两端应有倒角 R，垫板材料推荐 30 CrMnSi材料(屈服强度不小于 1 GPa)，垫板与层合板 配钻制孔。 紧固件直径为 6 mm(＋0 .03/0)，按推荐层合板厚度紧固件光杆长度不小于 13 mm，装配后紧固件螺 纹应在垫板外侧。层合板孔径和宽度为其他尺寸时，垫板孔径和宽度与层合板一致。 HB 8621－2021 4 单位为毫米 350 150 WW/250 2-61.6 0.12 AAh 图 3 层合板形状与尺寸 单位为毫米 图 4 垫板形状与尺寸 6.2 试样数量 每组有效试样应不少于 5 个。 6.3 垫板和层合板载荷－应变标定试样形状与尺寸 垫板和层合板载荷－应变标定试样形状与尺寸与 6 .1 相同，取试样中的 1 件。 垫板载荷－应变标定试样装配如图 5，需应变计粘贴后装配，垫板载荷－应变标定用加载板形状与 尺寸如图 6。紧固件的力矩是 0 .6N·m～1.2N·m。 说明： 1——垫板载荷－应变标定用加载板；2——垫板；3——应变计；4——紧固件。 图 5 垫板载荷－应变标定试样装配示意图 1 2 4 3 HB 8621－2021 5单位为毫米 图 6 垫板载荷－应变标定用加载板 层合板载荷－应变标定试样装配如图 7，层合板载荷－应变标定用加载板形状与尺寸如图 8。紧固 件的拧紧力矩为 0 .6 N·m～1.2N·m。 说明： 1——垫板载荷－应变标定用加载板；2——垫板；3——应变计；4——紧固件。 图 7 层合板载荷－应变标定试样装配示意图 单位为毫米 图 8 层合板载荷－应变标定用加载板 1 2 3 4