一、標(biāo)準(zhǔn)基礎(chǔ)信息
項(xiàng)目?jī)?nèi)容標(biāo)準(zhǔn)號(hào)ISO 15024:2023中文名稱纖維增強(qiáng)塑料復(fù)合材料 單向增強(qiáng)材料Ⅰ型層間斷裂韌性GⅠC的測(cè)定英文名稱Fibre-reinforced plastic composites - Determination of mode Iinterlaminar fracture toughness, GIC, for unidirectionallyreinforced materials發(fā)布日期2023-02-27標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)現(xiàn)行有效(第2版)總頁(yè)數(shù)33頁(yè)ICS分類號(hào)83.120(增強(qiáng)塑料)技術(shù)委員會(huì)ISO/TC 61/SC 13(塑料技術(shù)委員會(huì)/復(fù)合材料增強(qiáng)塑料分委會(huì))發(fā)布單位guojibiaozhun化組織(ISO)代替標(biāo)準(zhǔn)ISO 15024:2001對(duì)應(yīng)國(guó)標(biāo)GB/T 28891-2012(等同采用ISO15024:2001,舊版本)適用范圍本文件規(guī)定了用雙懸臂梁(DCB)試樣測(cè)定單向纖維增強(qiáng)塑料復(fù)合材料的Ⅰ型層間斷裂韌性(臨界能量釋放率)GⅠC的方法。適用于碳纖維增強(qiáng)和玻璃纖維增強(qiáng)的熱固性和熱塑性復(fù)合材料
二、檢測(cè)服務(wù)簡(jiǎn)介
化學(xué)工業(yè)合成材料老化質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)中心是獲得CMA/CNAS雙資質(zhì)認(rèn)證的檢測(cè)機(jī)構(gòu)。本中心依據(jù)ISO15024:2023《纖維增強(qiáng)塑料復(fù)合材料單向增強(qiáng)材料Ⅰ型層間斷裂韌性GⅠC的測(cè)定》國(guó)際Zui新標(biāo)準(zhǔn),提供各類單向纖維增強(qiáng)復(fù)合材料的Ⅰ型層間斷裂韌性檢測(cè)服務(wù),出具國(guó)際互認(rèn)的檢測(cè)報(bào)告。
Ⅰ型層間斷裂韌性(GⅠC)是指復(fù)合材料在Ⅰ型裂紋(張開(kāi)型)加載條件下,單位面積裂紋擴(kuò)展所需的能量,是評(píng)價(jià)復(fù)合材料層間抗分層能力的關(guān)鍵指標(biāo)-4。層間斷裂韌性直接影響復(fù)合材料層壓板在沖擊、疲勞等工況下的損傷容限和結(jié)構(gòu)完整性,是復(fù)合材料結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和材料篩選的重要依據(jù)。
重要提示:ISO15024:2023是第2版標(biāo)準(zhǔn),于2023年2月發(fā)布,代替了2001年的第1版-7-8。我國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB/T28891-2012等同采用ISO15024:2001(舊版本),目前處于修訂狀態(tài),修訂計(jì)劃號(hào)20253620-T-609正在起草中-2。本中心可同時(shí)提供國(guó)際Zui新標(biāo)準(zhǔn)和國(guó)內(nèi)現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試服務(wù)。
適用材料典型產(chǎn)品碳纖維增強(qiáng)復(fù)合材料碳纖維單向預(yù)浸料、航空結(jié)構(gòu)件、風(fēng)電葉片主梁玻璃纖維增強(qiáng)復(fù)合材料玻璃纖維單向布、船艇結(jié)構(gòu)、汽車復(fù)合材料部件熱固性復(fù)合材料環(huán)氧樹(shù)脂基、酚醛樹(shù)脂基、聚酯樹(shù)脂基復(fù)合材料熱塑性復(fù)合材料PEEK、PPS、PA基連續(xù)纖維復(fù)合材料航空航天材料飛機(jī)機(jī)翼蒙皮、機(jī)身壁板、導(dǎo)彈殼體風(fēng)電葉片材料葉片主梁材料、葉根增強(qiáng)層
三、測(cè)試原理
試驗(yàn)原理:采用Ⅰ型雙懸臂梁(DoubleCantileverBeam,DCB)試樣,在試樣厚度中心預(yù)埋無(wú)粘性薄膜作為初始分層。通過(guò)加載塊或琴式鉸鏈對(duì)試樣施加垂直于分層平面的拉伸載荷,使裂紋從預(yù)埋薄膜jianduan開(kāi)始穩(wěn)定擴(kuò)展。連續(xù)記錄載荷-位移曲線,同時(shí)觀測(cè)裂紋擴(kuò)展長(zhǎng)度,計(jì)算臨界能量釋放率GⅠC-1-3。
測(cè)試流程示意圖:
步驟操作內(nèi)容關(guān)鍵參數(shù)1. 試樣制備按標(biāo)準(zhǔn)要求制備單向?qū)雍习?,預(yù)埋無(wú)粘性薄膜(厚度≤13μm)纖維方向平行于長(zhǎng)度方向2. 尺寸測(cè)量測(cè)量試樣寬度b、厚度2h、初始分層長(zhǎng)度a?精度0.02mm3. 加載塊粘接將加載塊或琴式鉸鏈與試樣端部粘接平行對(duì)齊,膠接牢固4. 狀態(tài)調(diào)節(jié)按標(biāo)準(zhǔn)要求進(jìn)行狀態(tài)調(diào)節(jié)23℃±2℃,50%±5%RH5. 預(yù)制裂紋以1~5mm/min速率加載至裂紋擴(kuò)展3~5mm后卸載形成預(yù)制裂紋6. 正式測(cè)試重新加載,連續(xù)記錄載荷-位移數(shù)據(jù)記錄裂紋擴(kuò)展長(zhǎng)度7. 數(shù)據(jù)處理按修正梁理論(CBT)或改進(jìn)的柔度標(biāo)定法(MCC)計(jì)算GⅠC-3繪制R曲線
載荷-位移曲線關(guān)鍵點(diǎn)-4:
NL點(diǎn):載荷-位移曲線偏離線性的起始點(diǎn)(裂紋起始)
VIS點(diǎn):目測(cè)到裂紋起始時(shí)的點(diǎn)
5%/MAX點(diǎn):柔度增加5%對(duì)應(yīng)的點(diǎn)或Zui大載荷點(diǎn)
四、核心技術(shù)參數(shù)
4.1 試樣尺寸要求參數(shù)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定尺寸公差長(zhǎng)度l125 mm±5 mm寬度b20 mm±0.5 mm厚度2h3 mm~5 mm±0.1 mm初始分層長(zhǎng)度a?45 mm(嵌入物jianduan至加載塊距離)≥45 mm加載塊粘接長(zhǎng)度12.5 mm±0.25 mm
4.2 試驗(yàn)設(shè)備要求-4-9設(shè)備名稱技術(shù)要求wanneng材料試驗(yàn)機(jī)符合ISO 7500-1要求,恒定位移速率控制,載荷精度±1%加載夾具負(fù)載塊或琴式鉸鏈夾持裝置,允許試樣末端旋轉(zhuǎn)載荷傳感器Zui大允許誤差±1%位移傳感器符合ISO 9513要求移動(dòng)顯微鏡用于目測(cè)裂紋擴(kuò)展(可選)厚度測(cè)量工具精度0.02mm
4.3 試驗(yàn)參數(shù)檢測(cè)項(xiàng)目標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定參數(shù)本中心實(shí)測(cè)能力加載速率1 mm/min~5mm/min-30.1~50 mm/min可調(diào)試驗(yàn)溫度23℃±2℃-40℃~150℃可控相對(duì)濕度50%±5%20%~90%RH可控預(yù)埋薄膜厚度≤13 μm符合標(biāo)準(zhǔn)要求試樣數(shù)量每組至少5個(gè)有效試樣嚴(yán)格執(zhí)行裂紋擴(kuò)展記錄每1mm或5mm記錄一次精度±0.5mm狀態(tài)調(diào)節(jié)按標(biāo)準(zhǔn)要求嚴(yán)格執(zhí)行檢測(cè)周期—10-15個(gè)工作日
五、試樣制備要求
項(xiàng)目要求鋪層方式偶數(shù)層單向鋪層,纖維方向平行于試樣長(zhǎng)度方向預(yù)埋薄膜厚度≤13μm的無(wú)粘性高分子薄膜,嵌入層合板厚度中心處薄膜處理如使用聚酰亞胺薄膜,需用脫模劑涂覆,130℃烘烤30min(兩次)試板制備按ISO 1268規(guī)定方法制備,纖維體積含量約60%(碳纖維)試樣加工由試板機(jī)械加工得到,軸線與纖維方向平行尺寸檢查剔除扭曲、翹曲、切割損傷的試樣
六、試驗(yàn)步驟-3
步驟操作內(nèi)容關(guān)鍵參數(shù)1. 尺寸測(cè)量測(cè)量長(zhǎng)度l、寬度b、厚度2h、初始分層長(zhǎng)度a?精度0.02mm2. 加載塊粘接按附錄A粘接加載塊或琴式鉸鏈平行對(duì)齊3. 狀態(tài)調(diào)節(jié)按標(biāo)準(zhǔn)要求進(jìn)行23℃±2℃,50%±5%RH4. 預(yù)制裂紋以1~5mm/min速率加載至裂紋擴(kuò)展3~5mm記錄載荷-位移曲線5. 裂紋標(biāo)記在試樣兩側(cè)標(biāo)記裂紋jianduan位置兩側(cè)相差≤2mm6. 重新加載以相同速率重新加載,記錄載荷-位移數(shù)據(jù)每1mm或5mm記錄裂紋長(zhǎng)度7. 數(shù)據(jù)記錄記錄NL點(diǎn)、VIS點(diǎn)、5%/MAX點(diǎn)按標(biāo)準(zhǔn)定義8. 結(jié)果計(jì)算按修正梁理論(CBT)或改進(jìn)的柔度標(biāo)定法(MCC)計(jì)算GⅠC-3方法A為仲裁法9. R曲線繪制繪制GⅠC-裂紋長(zhǎng)度曲線分析斷裂韌性
七、引用標(biāo)準(zhǔn)體系
標(biāo)準(zhǔn)號(hào)標(biāo)準(zhǔn)名稱用途ISO 7500-1金屬材料 靜力單軸試驗(yàn)機(jī)的檢驗(yàn) 第1部分:拉力和(或)壓力試驗(yàn)機(jī)測(cè)力系統(tǒng)的檢驗(yàn)與校準(zhǔn)試驗(yàn)機(jī)精度要求ISO 9513金屬材料 單軸試驗(yàn)用引伸計(jì)系統(tǒng)的校準(zhǔn)位移測(cè)量精度要求ISO 1268纖維增強(qiáng)塑料 試驗(yàn)板的制備方法試板制備依據(jù)ISO 291塑料 狀態(tài)調(diào)節(jié)和試驗(yàn)的標(biāo)準(zhǔn)環(huán)境狀態(tài)調(diào)節(jié)依據(jù)GB/T 28891-2012纖維增強(qiáng)塑料復(fù)合材料 單向增強(qiáng)材料Ⅰ型層間斷裂韌性GⅠC的測(cè)定國(guó)內(nèi)對(duì)應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)(等同采用舊版)
八、應(yīng)用領(lǐng)域
復(fù)合材料Ⅰ型層間斷裂韌性檢測(cè)廣泛應(yīng)用于以下領(lǐng)域:
應(yīng)用領(lǐng)域檢測(cè)目的典型產(chǎn)品航空航天評(píng)估復(fù)合材料層壓板抗分層能力,保證結(jié)構(gòu)完整性飛機(jī)蒙皮、機(jī)翼壁板、機(jī)身結(jié)構(gòu)風(fēng)電葉片控制葉片層間結(jié)合質(zhì)量,預(yù)防分層失效葉片主梁、蒙皮材料汽車輕量化驗(yàn)證復(fù)合材料部件的損傷容限CFRP車身結(jié)構(gòu)、底盤部件復(fù)合材料研發(fā)優(yōu)化層間增韌技術(shù),提高抗分層性能增韌環(huán)氧樹(shù)脂、熱塑性復(fù)合材料材料認(rèn)證滿足航空、風(fēng)電等行業(yè)對(duì)層間韌性的要求預(yù)浸料、復(fù)合材料層壓板質(zhì)量監(jiān)控監(jiān)控產(chǎn)品批次一致性,驗(yàn)證工藝穩(wěn)定性復(fù)合材料生產(chǎn)廠失效分析研究分層失效機(jī)理,指導(dǎo)結(jié)構(gòu)改進(jìn)失效件分析
九、常見(jiàn)問(wèn)題解答
Q1:ISO 15024:2023與GB/T 28891-2012有什么關(guān)系?
A:ISO15024:2023是guojibiaozhun的Zui新版本(第2版),于2023年2月發(fā)布,代替了2001年的第1版-7-8。GB/T28891-2012等同采用ISO15024:2001(舊版本),目前處于修訂狀態(tài)(計(jì)劃號(hào)20253620-T-609)-2。本中心可同時(shí)提供國(guó)際Zui新標(biāo)準(zhǔn)和國(guó)內(nèi)現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試服務(wù)。
Q2:2023版與2001版相比有哪些主要技術(shù)更新?
A:2023版標(biāo)準(zhǔn)(第2版)的主要更新包括:
數(shù)據(jù)歸約方法:增加了改進(jìn)的柔度標(biāo)定法(MCC)作為可選方法,與修正梁理論(CBT)并列-3
頁(yè)數(shù)增加:從2001版的約20頁(yè)增至33頁(yè),內(nèi)容更加詳細(xì)-1-3
技術(shù)細(xì)節(jié)完善:對(duì)試樣制備、加載塊粘接、裂紋測(cè)量等環(huán)節(jié)進(jìn)行了細(xì)化
國(guó)際協(xié)調(diào)性:與ISO 7500-1、ISO 9513等Zui新標(biāo)準(zhǔn)協(xié)調(diào)
Q3:GⅠC有什么實(shí)際意義?
A:GⅠC(Ⅰ型層間斷裂韌性)是評(píng)價(jià)復(fù)合材料層間抗分層能力的核心指標(biāo),單位為J/m2或N/mm。GⅠC值越高,材料抵抗層間裂紋擴(kuò)展的能力越強(qiáng),抗沖擊性能和損傷容限越好。該參數(shù)是復(fù)合材料結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和損傷容限評(píng)估的關(guān)鍵輸入數(shù)據(jù)。
Q4:修正梁理論(CBT)和改進(jìn)的柔度標(biāo)定法(MCC)有什么區(qū)別?
A:修正梁理論(CBT)是標(biāo)準(zhǔn)推薦的仲裁方法,基于經(jīng)典梁理論進(jìn)行修正,考慮了大位移效應(yīng)和加載塊影響,適用于大多數(shù)情況-3。改進(jìn)的柔度標(biāo)定法(MCC)通過(guò)實(shí)驗(yàn)標(biāo)定柔度-裂紋長(zhǎng)度關(guān)系,對(duì)材料特性適應(yīng)性更強(qiáng),尤其適用于纖維橋接明顯的材料。本中心可根據(jù)材料特性推薦合適的數(shù)據(jù)歸約方法。
Q5:本標(biāo)準(zhǔn)的測(cè)試結(jié)果受哪些因素影響?
A:主要影響因素包括:
試樣制備質(zhì)量:鋪層精度、薄膜位置、尺寸公差
加載速率:1~5mm/min范圍內(nèi)應(yīng)保持一致
環(huán)境條件:溫濕度控制精度
裂紋長(zhǎng)度測(cè)量:測(cè)量精度直接影響計(jì)算結(jié)果
數(shù)據(jù)處理方法:CBT或MCC選擇
纖維橋接:可能導(dǎo)致GⅠC值偏高
Q6:本標(biāo)準(zhǔn)的精密度如何?
A:標(biāo)準(zhǔn)第11章提供了精密度數(shù)據(jù),包括重復(fù)性限和再現(xiàn)性限,用于評(píng)估不同實(shí)驗(yàn)室間的測(cè)試一致性-3。本中心嚴(yán)格按照標(biāo)準(zhǔn)要求進(jìn)行設(shè)備校準(zhǔn)和過(guò)程控制,確保測(cè)試結(jié)果準(zhǔn)確可靠。
Q7:本標(biāo)準(zhǔn)的頁(yè)數(shù)是多少?
A:ISO15024:2023的總頁(yè)數(shù)為33頁(yè)-1-3。
十、為什么選擇我們?
資質(zhì):CMA/CNAS雙資質(zhì)認(rèn)可,檢測(cè)報(bào)告國(guó)際互認(rèn),可用于國(guó)際項(xiàng)目招投標(biāo)、材料認(rèn)證、質(zhì)量仲裁
設(shè)備先進(jìn):配備符合ISO 7500-1和ISO9513標(biāo)準(zhǔn)要求的高精度wanneng材料試驗(yàn)機(jī),具備:
高精度載荷傳感器(精度±1%)
jingque位移速率控制(1~5mm/min)
專用DCB加載夾具(插銷式/琴式鉸鏈)
高精度測(cè)量顯微鏡(裂紋觀測(cè))
專業(yè)團(tuán)隊(duì):長(zhǎng)期從事復(fù)合材料力學(xué)性能測(cè)試研究,熟悉單向纖維增強(qiáng)復(fù)合材料的層間斷裂特性和損傷機(jī)理
標(biāo)準(zhǔn)理解:深刻理解ISO 15024:2023與ISO15024:2001的技術(shù)差異,以及與GB/T 28891-2012的采標(biāo)關(guān)系
雙法計(jì)算:可同時(shí)提供修正梁理論(CBT)和改進(jìn)的柔度標(biāo)定法(MCC)兩種數(shù)據(jù)歸約結(jié)果,滿足不同研究需求-3
過(guò)程控制:嚴(yán)格按標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行試樣制備、尺寸測(cè)量、狀態(tài)調(diào)節(jié)、加載控制和數(shù)據(jù)處理,確保結(jié)果準(zhǔn)確可靠
R曲線分析:可提供完整的R曲線分析,包括NL點(diǎn)、VIS點(diǎn)、5%/MAX點(diǎn)等多種起始值計(jì)算
配套服務(wù):可同時(shí)提供拉伸性能、彎曲性能、層間剪切強(qiáng)度等全套復(fù)合材料力學(xué)性能測(cè)試服務(wù)
動(dòng)態(tài)跟蹤:實(shí)時(shí)關(guān)注國(guó)內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)修訂進(jìn)展(20253620-T-609),確保檢測(cè)服務(wù)的先進(jìn)性
一站式服務(wù):從樣品準(zhǔn)備指導(dǎo)到報(bào)告出具,流程完整無(wú)外包
十一、送樣要求
項(xiàng)目要求樣品類型單向纖維增強(qiáng)復(fù)合材料層合板(碳纖維/玻璃纖維)試樣尺寸按標(biāo)準(zhǔn)要求制備,建議提供足夠面積的層合板(≥300mm×300mm)試樣數(shù)量每組至少5個(gè)有效試樣,建議提供8-10個(gè)鋪層要求0°單向鋪層,纖維方向平行于試樣長(zhǎng)度方向樣品狀態(tài)表面平整、無(wú)缺陷、無(wú)污染材料信息提供材料類型、纖維類型、樹(shù)脂體系、纖維體積含量、鋪層信息、生產(chǎn)日期狀態(tài)調(diào)節(jié)本中心按標(biāo)準(zhǔn)要求進(jìn)行狀態(tài)調(diào)節(jié)(23℃±2℃,50%±5%RH)數(shù)據(jù)歸約方法明確選擇修正梁理論(CBT)或改進(jìn)的柔度標(biāo)定法(MCC)-3檢測(cè)周期10-15個(gè)工作日
十二、聯(lián)系方式
化學(xué)工業(yè)合成材料老化質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)中心
如需咨詢或送檢,歡迎聯(lián)系本中心技術(shù)團(tuán)隊(duì)。我們將根據(jù)您的材料特性和應(yīng)用需求,設(shè)計(jì)專業(yè)的Ⅰ型層間斷裂韌性測(cè)試方案。
溫馨提示:ISO年2月發(fā)布,是單向纖維增強(qiáng)復(fù)合材料Ⅰ型層間斷裂韌性測(cè)定的Zui新guojibiaozhun。本中心可依據(jù)該標(biāo)準(zhǔn)提供全套測(cè)試服務(wù),并可配合GB/T28891-2012提供新舊版本對(duì)比分析。Ⅰ型層間斷裂韌性是評(píng)價(jià)復(fù)合材料層間抗分層能力的關(guān)鍵指標(biāo),廣泛應(yīng)用于航空航天、風(fēng)電葉片、汽車輕量化等領(lǐng)域。歡迎來(lái)電咨詢!