ГОСТ Р 57727-2017 Композиты полимерные. Определение условной прочности на смятие при растяжении или сжатии

ГОСТ Р 57727-2017

НАЦИОНАЛЬНЫЙ СТАНДАРТ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

КОМПОЗИТЫ ПОЛИМЕРНЫЕ

Определение условной прочности на смятие при растяжении или сжатии

Polymer composites. Determination of the nominal bearing strength under tension or compression loading

ОКС 83.080.01

Дата введения 2018-02-01

Предисловие

1 ПОДГОТОВЛЕН Обществом с ограниченной ответственностью "Инновации будущего" совместно с Автономной некоммерческой организацией "Центр нормирования, стандартизации и классификации композитов" при участии Объединения юридических лиц "Союз производителей композитов" на основе собственного перевода на русский язык англоязычной версии стандарта, указанного в пункте 4

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 25 сентября 2017 г. N 1264-ст

4 Настоящий стандарт является модифицированным по отношению к стандарту АСТМ Д953-10* "Стандартный метод испытаний прочности на смятие пластмасс" (ASTM D953-10 "Standard Test Method for Bearing Strength of Plastics", MOD) путем изменения его структуры для приведения в соответствие с требованиями, установленными в ГОСТ 1.5-2001 (подразделы 4.2 и 4.3); путем изменения содержания отдельных структурных элементов, которые выделены вертикальной линией, расположенной на полях этого текста. Оригинальный текст этих структурных элементов примененного стандарта АСТМ и объяснения причин внесения технических отклонений приведены в дополнительном приложении ДА.

________________

* Доступ к международным и зарубежным документам, упомянутым в тексте, можно получить, обратившись в Службу поддержки пользователей. - .

Дополнительные ссылки, включенные в текст стандарта для учета потребностей национальной экономики Российской Федерации и/или особенностей российской национальной стандартизации, выделены курсивом*.

________________

* В оригинале обозначения и номера стандартов и нормативных документов приводятся обычным шрифтом, кроме документов, отмеченных в разделах "Предисловие", 2 "Нормативные ссылки" и 5 "Подготовка к проведению испытаний" знаком "**". - .

При этом в него не включены разделы 3, 14, подразделы 4.1, 4.3, 4.4 и приложение примененного стандарта АСТМ, которые нецелесообразно применять в российской национальной стандартизации в связи с тем, что данные разделы, подразделы, приложение носят справочный характер. Указанные разделы, подразделы, приложение, не включенные в основную часть настоящего стандарта, приведены в дополнительном приложении ДБ.

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

В настоящем стандарте ссылки на стандарты АСТМ заменены соответствующими межгосударственными стандартами. Сведения о соответствии ссылочных межгосударственных стандартов стандартам АСТМ, использованным в качестве ссылочных в примененном стандарте АСТМ, приведены в дополнительном приложении ДВ.

Сопоставление структуры настоящего стандарта со структурой указанного стандарта АСТМ приведено в дополнительном приложении ДГ

5 ВВЕДЕН ВПЕРВЫЕ

Правила применения настоящего стандарта установлены в статье 26 Федерального закона от 29 июня 2015 г. N 162-ФЗ "О стандартизации в Российской Федерации"**. 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 (www.gost.ru)

1 Область применения

2 Нормативные ссылки

В настоящем стандарте использованы нормативные ссылки на следующие стандарты*:

________________

* Таблицу соответствия национальных стандартов международным см. по ссылке. - .

ГОСТ 6507 Микрометры. Технические условия

ГОСТ 12423-2013 (ISO 291:2008) Пластмассы. Условия кондиционирования и испытания образцов (проб)

ГОСТ 26277** Пластмассы. Общие требования к изготовлению образцов способом механической обработки

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

ГОСТ Р 56813** Композиты полимерные. Руководство по изготовлению пластин для испытания и механической обработке

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 Сущность метода

4 Оборудование

1 - металлическая прокладка; 2 - болты; 3 - металлическая прижимная пластина; 4 - измерительная база датчика деформации; 5 - стержень; 6 - образец

Рисунок 1 - Общий вид приспособления для испытания по методу А

Таблица 1

1 - образец; 2 - стержень; 3 - втулка

Рисунок 2 - Общий вид приспособления для испытания по методу В

Таблица 2

1 - образец; 2 - составная часть направляющей; 3 - зажим

Рисунок 3 - Общий вид направляющей

5 Подготовка к проведению испытаний

А - ширина образца; В - расстояние от края образца до центра отверстия; С - длина образца; D - толщина образца

Рисунок 4 - Образец для испытаний

Таблица 3

6 Проведение испытаний

1 - приспособление для испытания; 2 - образец; 3 - датчик деформации

Рисунок 5 - Установка датчика деформации для метода А

1 - образец; 2 - приспособление для испытания; 3 - датчик деформации

Рисунок 6 - Установка датчика деформации для метода В

7 Обработка результатов

7.1 Строят график зависимости деформации смятия отверстия от нагрузки для каждого испытанного образца.

7.2 Условную прочность на смятие , МПа, вычисляют по формуле

, (1)

где Р - нагрузка, при значении деформации смятия отверстия, равном 0,04d от диаметра отверстия, Н;

t - толщина образца, мм;

d - диаметр отверстия, мм.

Результат округляют до третьей значащей цифры.

7.3 За результат испытания принимают среднеарифметическое значение, вычисленное по результатам всех определений.

8 Протокол испытаний

Результаты проведения испытаний оформляют в виде протокола, содержащего:

- ссылку на настоящий стандарт;

- направление вырезания и нагружения образцов;

- условия кондиционирования и проведения испытания;

- длину, ширину и толщину образцов;

- диаметр отверстия;

- расстояние от края образца до центра отверстия;

- скорость перемещения активного захвата;

- условную прочность на смятие и метод испытания (А или В);

- дату проведения испытания.

Приложение ДА
(справочное)

Оригинальный текст модифицированных структурных элементов примененного стандарта АСТМ

ДА.1

1 Область применения

1.1 Настоящий метод испытания используют для определения прочности на смятие жестких пластмасс либо в виде листового и литого, либо в виде термореактивного одноосноориентированного материала. Метод А применим к растягивающему нагружению, а метод В - к упругому.

1.2 Данные, полученные с помощью этого метода испытаний, важны и подходят для использования при техническом проектировании.

1.3 Значения, указанные в единицах измерения системы СИ, считаются стандартными. Значения, указанные в скобках, приводятся только для информации.

1.4 В настоящем стандарте не предусмотрено рассмотрение всех проблем безопасности, связанных с его использованием, если таковые имеются. Пользователь настоящего стандарта несет ответственность за установление соответствующих правил по технике безопасности и охране труда, а также определяет целесообразность применения законодательных ограничений перед его использованием.

Примечание - Редакция раздела изменена для приведения в соответствие с требованиями ГОСТ Р 1.5-2012 (подраздел 3.1) и ГОСТ 1.5-2001 (подраздел 3.7).

ДА.2

4.2 Целью испытаний является определение прочности на смятие материала и демонстрация зависимости "напряжение смятия - деформация отверстия". Допустимая деформация отверстия в материале - это такая деформация, при которой не происходит ослабления соединений.

Примечание - Редакция раздела изменена для приведения в соответствие с требованиями ГОСТ 1.5-2001 (пункт 7.9.5).

ДА.3

5 Аппаратура

5.1 Машина для испытания: универсальная калиброванная машина для испытаний, работающая на скорости (1,3±0,3) мм [(0,05±0,01) дюйма]/мин, за исключением случаев с определенными видами материалов, для которых может быть необходимо проводить испытания с меньшей скоростью. Погрешность в процентах машины для испытаний не должна превышать ±1% от прикладываемой нагрузки, определяемой согласно АСТМ Е4.

5.2 Фиксатор для растягивающего нагружения: трехпластинный фиксатор из упрочненной стали, аналогичный изображенному на рисунке 1.

5.3 Индикатор растяжения: соответствующий прибор с ценой деления 0,0025 мм (0,0001 дюйма), указывающий перемещение свободного конца образца по отношению к несущему стержню в фиксаторе для растягивающего нагружения. Прибор с круговой шкалой, оснащенный приспособлениями для данной цели, показан на рисунке 2.

5.4 Фиксатор для сжимающего нагружения: вид опоры с соответствующим несущим стержнем, аналогичным изображенному на рисунке 3.

5.5 Индикатор сжатия: подходящий прибор с ценой деления 0,0025 мм (0,0001 дюйма), указывающий перемещение свободного конца образца по отношению к несущему стержню в фиксаторе для сжимающего нагружения. Предлагаемый прибор с круговой шкалой в сборе для данной цели изображен на рисунке 4.

Примечания

1 Редакция раздела изменена для приведения в соответствие с требованиями ГОСТ 1.5-2001 (пункт 7.9.6).

2 В раздел добавлено новое средство измерений - микрометр, применяемый для измерения геометрических параметров образцов.

ДА.4

6 Испытательные образцы

6.1 Испытательные образцы должны соответствовать габаритным размерам, указанным на рисунке 5. Размер испытательного образца выбирают так, чтобы он максимально соответствовал производственным требованиям к рассматриваемому материалу и типу нагружения. На более толстых образцах с большим по размеру несущим отверстием, по всей вероятности, будут получены более точные результаты, хотя предпочтительно использовать более тонкие образцы с меньшим несущим отверстием при испытаниях некоторых относительно хрупких пластмасс, так как меньше вероятность их преждевременного разрушения. Возможна механическая обработка образца из листового или литого материала до конечного размера. Несущее отверстие должно быть расположено, как указано на рисунке 5. Его сверлят с уменьшенным размером и увеличивают до указанного размера. Отверстие должно быть чистым и гладким с резкими кромками, но не полированным. Предлагается выполнять операцию развертывания в вертикально-сверлильном станке вручную, не пользуясь зажимным устройством.

7 Количество испытательных образцов

7.1 В случае изотропных материалов испытывают не менее пяти образцов от каждой пробы.

7.2 В случае изотропных материалов от каждой пробы испытывают десять образцов - пять перпендикулярно и пять параллельно главной оси анизотропии.

7.3 Образцы, разрушаемые по какому-то очевидному дефекту, бракуют, при этом проводят повторные испытания, если только такие дефекты не представляют собой параметр, действие которого изучают.

8 Кондиционирование

8.1 Кондиционирование. Проводят кондиционирование испытательных образцов в соответствии с методом А АСТМ Д618, если иное не указано в контракте или соответствующих технических условиях АСТМ на материалы.

Указывают минимальное время кондиционирования. Допуски по температуре и влажности должны соответствовать АСТМ Д618 (раздел 7), если в контракте или спецификации на материалы не указано по-другому.

8.2 Условия испытаний. Следует проводить испытания при тех же температуре и влажности, которые использовались при кондиционировании, с допусками согласно АСТМ Д618 (раздел 7), если иное не указано в контракте или в соответствующих технических условиях АСТМ на материалы.

Примечание - Редакция раздела изменена для приведения в соответствие с требованиями ГОСТ 1.5-2001 (пункт 7.9.7).

ДА.5

9 Измерение габаритных размеров

9.1 Измеряют ширину и толщину кондиционированного испытательного образца до ближайших 0,025 мм (0,001 дюйма) у несущего отверстия. Измеряют также диаметр несущего отверстия и расстояние от центра несущего отверстия до края образца в направлении основного напряжения до ближайших 0,025 мм (0,001 дюйма). Все измерения проводят при помощи применимых методов испытаний в соответствии с АСТМ Д5947.

10 Скорость проведения испытания

10.1 Средняя скорость движения траверсной головки при испытаниях образцов не должна превышать (1,3±0,3) мм [(0,05±0,01) дюйма]/мин. В любом случае перемещение траверсной головки должно быть достаточно медленным, чтобы можно было точно снимать показания прибора для измерения прогиба.

11 Методика

11.1 Выбор метода А для растягивающего нагружения (11.2) или метода В для сжимающего нагружения (11.3) зависит от цели испытания, но следует признать, что при применении метода В получаются более высокие значения прочности на смятие, чем в случае метода А для того же материала. Испытательные образцы испытывают обоими методами - А и В, если необходимы полные технические данные по прочности на смятие.

11.2 Метод А для растягивающего нагружения. Устанавливают испытуемый образец в фиксатор для растягивающего нагружения и присоединяют индикатор деформации. Если используют прибор с круговой шкалой (рисунок 2), регулируют хомут так, чтобы обеспечить контакт с образцом на уровне, указанном на рисунке 1. Исключение делают для таких термопластичных материалов, у которых наблюдается текучесть. Такие образцы склонны к образованию "шейки" в области несущего отверстия, поэтому необходимо устанавливать хомут на 12,7 мм (1/2 дюйма) ниже нормального положения, указанного на рисунке 1, чтобы он не сполз во время испытания.

11.3 Метод В для сжимающего нагружения. Устанавливают испытуемый образец в фиксатор для сжимающего нагружения и нагружают его через плоскую упрочненную сжимающую пластину. Регулируют зазор между упорными втулками нагружающего устройства, чтобы их контакт с испытуемым образцом был достаточным для его поддержания в вертикальном положении без изгиба. Зажимают однощекие блоки из жесткой древесины в нужном положении и присоединяют индикатор деформации (см. рисунок 4).

11.4 Детали для методов А и В. Обеспечивают выравнивание длинной оси образца со средней линией приспособления для испытаний. Нагружают образец с предписанной скоростью перемещения траверсной головки и снимают показания деформации. Если нет возможности автоматической записи, записывают выдерживаемую образцом нагрузку каждые 0,0127 мм (0,0005 дюйма) деформации вплоть до общей деформации 4% диаметра несущего отверстия. Продолжают испытание до тех пор, пока не будет выдержана максимальная нагрузка и не будет записано показание соответствующей деформации несущего отверстия.

Примечание - Редакция раздела изменена для приведения в соответствие с требованиями ГОСТ 1.5-2001 (пункт 7.9.8).

Приложение ДБ
(справочное)

Оригинальный текст невключенных структурных элементов примененного стандарта АСТМ

ДБ.1

3. Терминология

3.1 Определения - Для определения технических терминов, относящихся к пластмассам, используемым в этом методе испытаний, - см. АСТМ Д883.

3.2 Определения терминов, относящихся к данному стандарту:

3.2.1 площадь несущей поверхности: Диаметр отверстия, умноженный на толщину образца.

3.2.2 прочность на смятие: Напряжение смятия, при котором несущее отверстие деформируется на 4% своего диаметра.

3.2.3 напряжение смятия: Прикладываемая нагрузка в ньютонах (или фунтах силы), разделенная на площадь несущей поверхности в квадратных миллиметрах (или в квадратных дюймах).

3.2.4 коэффициент расстояния до кромки: Расстояние от центра несущего отверстия до кромки образца в направлении основного напряжения, разделенное на диаметр отверстия.

3.2.5 максимальное напряжение смятия: Максимальная нагрузка в ньютонах (или фунтах силы), выдерживаемая образцом, разделенная на площадь несущей поверхности.

ДБ.2

4.1 Данный метод испытания на прочность на смятие для пластмасс предназначен для применения в технических условиях на различные термопластичные и термореактивные изделия из листового материала, где для соединения элементов и секций предполагается использование заклепок, болтов и другого аналогичного крепежа. Его также применяют, когда листовые материалы указанных классов должны выдерживать кромочное напряжение, прикладываемое штырями или стержнями круглого сечения, которые проходят сквозь лист перпендикулярно к его сечению

ДБ.3

4.3 Известно, что материалы с большей прочностью обеспечивают более высокую прочность на смятие, но не существует удовлетворительных методов для определения прочности на смятие на основе свойств материала при растяжении и сжатии.

ДБ.4

4.4 Перед началом использования этого метода испытаний необходимо проанализировать технические условия на испытуемый материал. Подготовка, кондиционирование, габариты испытательного образца или параметры испытаний, а также комбинация этих факторов согласно соответствующим техническим условиям АСТМ на материал имеют значительное преимущество по отношению к величинам, приведенным в данном методе испытаний. Если не существует необходимых технических условий АСТМ на материалы, применяют условия по умолчанию.

ДБ.5

14 Точность и систематическая погрешность

14.1 Попытки разработать всеобъемлющее межлабораторное положение о сходимости и систематической погрешности для этого метода испытаний были безуспешными из-за небольшого количества лабораторий, использующих этот метод испытаний. Однако были предоставлены следующие ограниченные данные о сходимости из одной лаборатории на одном материале, с которым работал один оператор, использовался один аппарат, в один день, при этом проводились дублирующие опыты.

Измерения проводились на двух наборах из десяти отдельных образцов и были получены два результата испытаний. Коэффициент изменчивости двух результатов испытаний в среднем составил 4,9% с разницей между результатами 0,3%.

14.2 Не существует утвержденных стандартов оценки систематической погрешности этого метода испытаний. Желающим участвовать в разработке данных по сходимости и систематической погрешности следует обратиться к председателю Подкомитета D20.10 (Секция D20.10.01), ASTM International, 100 Barr Harbor Drive, West Conshohocken, PA 19428-2959.

Приложение ДВ
(справочное)

Сведения о соответствии ссылочных национальных и межгосударственных стандартов стандартам АСТМ, использованным в качестве ссылочных в примененном стандарте АСТМ

Таблица ДВ.1

Приложение ДГ
(справочное)

Сопоставление структуры настоящего стандарта со структурой примененного в нем стандарта АСТМ

Таблица ДГ.1

Электронный текст документа
и сверен по:

, 2017