Испытание полимерного образца на растяжение

ОКСТУ 2209

Срок действия с 01.07.81
до 01.01.99*
_______________________________
* Ограничение срока действия снято
по протоколу N 7-95 Межгосударственного Совета
по стандартизации, метрологии и сертификации
(ИУС N 11, 1995 год). — Примечание «КОДЕКС».

1. РАЗРАБОТАН И ВНЕСЕН Министерством химический промышленности

РАЗРАБОТЧИКИ

Г.А.Попов; К.А.Клочков; В.Г.Ракова; Л.Б.Беликов

2. УТВЕРЖДЕН И ВВЕДЕН В ДЕЙСТВИЕ Постановлением Государственного комитета СССР по стандартам от 9 февраля 1981 г. N 556

3. ВЗАМЕН ГОСТ 14236-69

4. ССЫЛОЧНЫЕ НОРМАТИВНО-ТЕХНИЧЕСКИЕ ДОКУМЕНТЫ

5. Срок действия продлен до 01.01.99 Постановлением Госстандарта СССР от 01.06.88 N 1658

6. ПЕРЕИЗДАНИЕ (март 1992 г.) с Изменением N 1, утвержденным в июне 1988 г. (ИУС 9-88).

Настоящий стандарт распространяется на полимерные пленки и пленочные материалы толщиной до 1 мм и устанавливает метод испытания на растяжение.

Метод основан на растяжении испытуемого образца с определенной скоростью деформирования для определения показателей, указанных в справочном приложении.

Настоящий стандарт не распространяется на пленки, изготовленные из армированных материалов или имеющие неровную поверхность.

1. ОТБОР ОБРАЗЦОВ

1.1. Для испытания применяют образцы в форме прямоугольника шириной от 10 до 25 мм, длиной не менее 150 мм. Предельные отклонения по ширине образца должны быть ±0,2 мм.

Ширина образца должна быть указана в нормативно-технической документации на материал.

За толщину образца принимают толщину испытуемого материала. Допускается применять образцы типа 1 и типа 2 по ГОСТ 11262-80.

(Измененная редакция, Изм. N 1).

1.2. Тип, способ, режим изготовления и отбор образцов должны быть указаны в нормативно-технической документации на материал. Края образцов должны быть ровными, гладкими, без зазубрин и других видимых дефектов.

Для проверки качества кромок образцов рекомендуется пользоваться лупой с не менее 8- увеличением.

1.3. Для испытания изотропных материалов используют не менее пяти образцов, для испытания анизотропных — не менее пяти образцов, отобранных в направлениях, которые должны быть указаны в нормативно-технической документации на материал.

1.4. Образцы кондиционируют не менее 16 ч по ГОСТ 12423-66 при температуре (23±2) °С, относительной влажности (50±5)%, если в нормативно-технической документации на материал нет других указаний.

2. АППАРАТУРА

2.1. Разрывные и универсальные испытательные машины с электромеханическим приводом — по ГОСТ 7855-84. Предел допускаемого значения погрешности измерения нагрузки при прямом ходе не должен превышать ±1% измеряемой нагрузки.

2.2. Зажимы испытательной машины должны обеспечивать надежное крепление образцов, совпадение продольной оси образца с направлением растяжения и не должны вызывать разрушение образца.

2.1, 2.2. (Измененная редакция, Изм. N 1).

2.3. Прибор для измерения удлинения в процессе испытания при удлинениях от 0,5 до 10 мм должен иметь погрешность измерения не более 0,1 мм, при значениях удлинения свыше 10 мм погрешность измерения не должна превышать 1% от предела измерения, если в нормативно-технической документации на материал нет других указаний.

2.4. Прибор для измерения толщины образца по ГОСТ 17035-86, метод А.

(Измененная редакция, Изм. N 1).

2.5. Прибор для измерения ширины образца должен обеспечивать измерение с погрешностью не более 0,1 мм.

3. ПРОВЕДЕНИЕ ИСПЫТАНИЙ

3.1. Перед испытанием на центральную часть образца наносят метки, ограничивающие расчетную длину , которая должна быть указана в нормативно-технической документации на материал и должна быть не менее 50 мм для образцов прямоугольной формы.

Нанесение меток на образцы не должно приводить к изменению свойств образцов и к разрушению образцов по меткам.

3.2. Толщину и ширину образцов измеряют в трех местах, в середине образца и на расстоянии 5 мм от краев меток.

Из полученных значений вычисляют средние арифметические, по которым вычисляют начальное поперечное сечение .

3.3. Образцы закрепляют в зажимы испытательной машины. Их равномерно затягивают, чтобы не происходило скольжения образца при испытании, но при этом не разрушался образец в месте закрепления.

Расстояние между зажимами испытательной машины должно быть указано в нормативно-технической документации на материал. При отсутствии указаний выбирают зажимную длину 100 мм для образцов прямоугольной формы.

3.4. Испытания проводят при температуре (23±2) °С и относительной влажности (50±5)%, если в нормативно-технической документации на материал нет других указаний.

3.5. Испытание проводят при скорости раздвижения зажимов испытательной машины, предусмотренной в нормативно-технической документации на материал, которая должна соответствовать одной из указанных в табл.2*.

Таблица 2*

_________________

* Номер таблицы соответствует оригиналу. В оригинале таблица 1 отсутствует. — Примечание «КОДЕКС».

3.6. При испытании постоянно измеряют нагрузку и удлинение образца. При записи «нагрузка-удлинение» определяют показатели испытания на растяжение в соответствии с чертежом.

1 — материал имеет предел текучести; 2 — материал не имеет предела текучести; а — участки прямолинейного
направления кривой в начале кривой «нагрузка-удлинение»; — предел текучести; — отрезок на оси
удлинения для определения условного предела текучести; — условный предел текучести.

Допускается вычисление значения удлинения образца по измерению расстояния между зажимами.

3.7. Образцы, разрушающиеся при испытании за пределами расчетной длины, или у которых в процессе испытания обнаружены дефекты материала, в расчет не принимают.

4. ОБРАБОТКА РЕЗУЛЬТАТОВ

4.1. Прочность () в МПа (Н/мм) вычисляют по формулам:

прочность при растяжении ()

;

прочность при разрыве ()

;

предел текучести ()

;

условный предел текучести ()

,

где — максимальная растягивающая нагрузка при испытании на растяжение, Н;

— растягивающая нагрузка в момент разрыва, Н;

— растягивающая нагрузка в момент достижения предела текучести, Н;

— растягивающая нагрузка в момент достижения условного предела текучести, Н;

— начальное поперечное сечение образца, мм.

За результат испытания принимают среднее арифметическое не менее пяти определений, вычисленное до третьей значащей цифры.

4.2. Относительное удлинение () в процентах вычисляют по формулам:

относительное удлинение при максимальной нагрузке ()

;

относительное удлинение при разрыве ()

;

относительное удлинение при пределе текучести ()

,

где — начальная расчетная длина образца, мм;

— изменение расчетной длины образца в момент достижения максимальной нагрузки, мм;

— изменение расчетной длины образца в момент разрыва, мм;

— изменение расчетной длины образца в момент достижения предела текучести, мм.

За результат испытания принимают среднее арифметическое не менее пяти определений, вычисленное до второй значащей цифры.

(Измененная редакция, Изм. N 1).

4.3. Для каждого показателя вычисляют величину стандартного отклонения по ГОСТ 14359-69 с точностью, предусмотренной для вычисления среднего арифметического.

4.4. Результаты испытания записывают в протокол, который должен содержать следующие данные:

наименование материала, обозначение нормативно-технического документа на материал, наименование предприятия-изготовителя, номер и дату изготовления партии;

метод изготовления, место вырезки образцов и направление вырезки для анизотропных материалов;

условия кондиционирования;

тип использованных образцов с указанием ширины и толщины в пределах расчетной длины ;

атмосферные условия в помещении испытания;

число испытуемых образцов;

тип испытательной машины и вид измерения удлинения;

скорость испытания, расчетная длина и начальное расстояние между зажимами;

отдельное значение определяемых показателей каждого образца и среднее арифметическое;

стандартное отклонение (если предусмотрено в нормативно-технической документации на материал);

дату испытания и обозначение настоящего стандарта.

(Измененная редакция, Изм. N 1).

ПРИЛОЖЕНИЕ (справочное)

ПРИЛОЖЕНИЕ
Справочное

(Измененная редакция, Изм. N 1).

Текст документа сверен по:
официальное издание
М.: Издательство стандартов, 1992

МКС 19.060

Дата введения 1981-07-01

Постановлением Государственного комитета СССР по стандартам от 27 августа 1980 г. N 4448 дата введения установлена 01.07.81

ПЕРЕИЗДАНИЕ

Настоящий стандарт распространяется на полимерные композиционные материалы, армированные непрерывными высокомодульными углеродными, борными, органическими и другими волокнами, структура которых симметрична относительно их срединной плоскости, и устанавливает метод испытания этих материалов на растяжение при нормальной (20 °С), повышенной (до 180 °С) и пониженной (-60 °С) температурах.

Метод испытания на растяжение стеклопластиков установлен в ГОСТ 11262-76*.
______________
* На территории Российской Федерации действует ГОСТ 11262-80. — Примечание изготовителя базы данных.

1. СУЩНОСТЬ МЕТОДА

1.1. Метод состоит в кратковременном испытании образцов из композиционного материала на растяжение с постоянной скоростью деформирования, при котором определяют:
предел прочности при растяжении — отношение максимальной нагрузки , предшествующей разрушению образца, к начальной площади его поперечного сечения, МПа;

предел пропорциональности — отношение нагрузки, при которой происходит отклонение от линейной зависимости между напряжением и деформацией, к площади начального поперечного сечения образца, МПа;

относительное удлинение при разрушении — отношение приращения длины мерной базы в момент разрушения к начальной длине мерной базы, %;

модуль упругости — отношение напряжения к соответствующей относительной деформации при нагружении материала в пределах начального линейного участка диаграммы деформирования, МПа;

коэффициент Пуассона — отношение поперечного относительного укорочения к продольному относительному удлинению образца при растяжении в пределах начального линейного участка диаграммы деформирования.

2. ОБОРУДОВАНИЕ ДЛЯ ИСПЫТАНИЙ

2.1. Испытания проводят на разрывных и универсальных испытательных машинах, обеспечивающих растяжение образца с заданной постоянной скоростью перемещения активного захвата и измерение нагрузки с погрешностью не более 1% от измеряемой величины.

2.2. Захваты испытательной машины должны обеспечивать надежное крепление и точное центрирование образца (продольная ось образца должна совпадать с направлением действия растягивающей нагрузки). Для надежного крепления образца при испытании высокомодульных, высокопрочных композиционных материалов рекомендуется применять захваты с насечкой на рабочих поверхностях под углом ±45° с шагом 1-2 мм на длине 100-105 мм.

2.3. Для проверки соосности приложения нагрузки необходимо установить и испытать один специальный образец, как минимум, с тремя наклеенными тензорезисторами (черт.1): 1 и 2 — параллельно оси образца на одной его стороне, 3 — по оси образца с противоположной стороны. Разность показаний тензорезисторов на линейном участке диаграммы растяжения не должна превышать

Черт.1

2.4. Для регистрации деформаций должны использоваться приборы, обеспечивающие измерение деформаций с погрешностью не более 1% предельного значения измеряемой величины. Могут быть использованы механические тензометры, тензопреобразователи сопротивления или другие приборы, прикрепление которых не создает дополнительных напряжений или деформаций и не оказывает влияние на определяемые характеристики.

2.5. Приборы для измерения геометрических размеров образца должны обеспечивать измерение с погрешностью не более ±0,05 мм, если измеряемые размеры меньше 10 мм, и ±0,1 мм, если измеряемые размеры не менее 10 мм.

3. ОБРАЗЦЫ

3.1. Для испытаний однонаправленных композиционных материалов применяют образцы в виде полосы прямоугольного сечения с закрепленными на концах накладками (черт.2). При определении модулей упругости и коэффициента Пуассона этих материалов могут также использоваться образцы-полоски без накладок (черт.3).

1 — накладка; 2 — образец

Черт.2

Черт.3

3.2. Для испытаний композиционных материалов с неоднонаправленной арматурой применяют образцы в виде лопатки, форма и размеры которых приведены на черт.4. Допускается использование образцов, указанных в п.3.1.

Черт.4

3.3. Отклонение образцов от номинальных размеров по ширине и толщине рабочей зоны не должно превышать 0,05 мм.

3.4. Расположение арматуры должно быть симметрично относительно срединной плоскости образца, проходящей через его ось и параллельной плоскости укладки арматуры.

3.5. Условия изготовления образцов, механическая обработка, место и направление их вырезки из плит предусматриваются в нормативно-технической документации на композиционные материалы.

3.6. Образцы должны иметь гладкую ровную поверхность без вздутий, сколов, неровностей, надрезов, царапин, трещин или других видимых невооруженным глазом дефектов.

3.7. Накладки для образцов изготовляют из ортогонально армированных стеклопластиков или других материалов, модуль упругости которых в направлениях, перпендикулярных оси образца, не превышает модуль упругости в этих же направлениях материала образца, а относительное удлинение при разрушении накладок не должно быть меньше относительного удлинения испытуемого материала. Направление укладки волокон на прилегающей к образцу поверхности накладок должно совпадать с направлением укладки волокна образца.

3.8. Рекомендуемая длина накладок для однонаправленных высокопрочных композитов составляет 90-100 мм.

3.9. Накладки при многократном использовании крепятся к образцу с помощью шлифовальной тканевой шкурки по ГОСТ 5009-82, на поверхность полотна которой приклеивают накладки, как указано на черт.5. Рекомендуется использовать клей БФ-2 по ГОСТ 12172-74 или другие аналогичные по механическим свойствам. Установка накладок на образец указана на черт.5.

3.10. В случае разового использования накладок их приклеивают непосредственно к образцу, как показано на черт.2. Для приклейки накладок используют клей. Сдвиговая прочность клея должна составлять не менее 40 МПа. Технология приклейки накладок должна быть указана в нормативно-технической документации на материал образца.

3.11. Количество образцов, необходимое для определения одной из характеристик п.1.1 в заданном направлении композиционного материала одной партии, должно быть не менее пяти. Если разрушение образца при испытании происходит не от нормальных напряжений или вне рабочей зоны, то данные в расчет не принимаются и образец заменяется.

4. ПОДГОТОВКА К ИСПЫТАНИЮ

4.1. Кондиционирование образцов проводят в соответствии с техническими условиями или стандартами на материал. Если в этой документации не указаны условия кондиционирования, то перед испытанием образцы кондиционируют при одной из стандартных атмосфер по ГОСТ 12423-66.

4.2. При отсутствии в нормативно-технической документации на материал специальных указаний, время от окончания изготовления композиционного материала до испытания должно составлять не менее 16 ч, включая кондиционирование.

4.3. Перед испытанием измеряют толщину и ширину рабочей части образца в трех местах: по краям и в середине. Среднее значение толщины и ширины образца записывают в протокол испытаний и по ним, с точностью до трех значащих цифр, определяют площадь поперечного сечения образца.

5. ПРОВЕДЕНИЕ ИСПЫТАНИЙ

5.1. Испытания при нормальной температуре проводят в помещении или закрытом объеме при температуре и относительной влажности окружающего воздуха или другой среды, указанных в технических условиях на испытуемый материал. Если таких указаний нет, то испытания проводят при одной из стандартных атмосфер по ГОСТ 12423-66.

Испытания при повышенных и пониженных температурах проводят в термокамерах для испытательных машин. Температуру испытаний и допускаемые ее колебания определяют в соответствии с техническими условиями или стандартами на материал, а при их отсутствии — по ГОСТ 14359-69.

5.2. При проведении испытаний в условиях повышенных и пониженных температур время, необходимое для полного прогрева или охлаждения образца до его испытания, должно задаваться нормативно-технической документацией на испытуемый материал. Если таких указаний нет, то время выдержки образца при заданной температуре устанавливают не менее 20 мин на 1 мм его толщины.

5.3. Образец в захватах испытательной машины устанавливают так, чтобы их продольные оси совпали с прямой, соединяющей точки крепления захватов в испытательной машине.

5.4. Для измерений деформации устанавливают механические экстензометры или другие приспособления (тензорезисторы наклеиваются на образец за 16-24 ч до установки в испытательную машину).

5.5. Задают скорость перемещения активного захвата машины (рекомендуемая скорость перемещения подвижного захвата 5-20 мм/мин).

5.6. Для определения предела прочности при растяжении, относительного удлинения при разрушении предела пропорциональности образец равномерно нагружают с заданной скоростью вплоть до его разрушения.

5.7. Для определения модуля упругости и коэффициента Пуассона образец равномерно с заданной скоростью нагружают в пределах начального линейного участка диаграммы деформирования.

5.8. Для определения модуля упругости образец нагружают и записывают изменение продольной деформации образца или в зависимости от нагрузки (см. приложение 1).

5.9. Для определения коэффициента Пуассона образец нагружают и записывают приращение продольной и поперечной деформаций образца в заданной его плоскости (см. приложение 2).

5.10. Для определения относительного удлинения при разрушении и предела пропорциональности образец нагружают и записывают изменение продольной деформации в зависимости от нагрузки (см. приложение 3).

5.11. Для определения предела прочности при растяжении образец нагружают и записывают наибольшую нагрузку , которую выдержал образец.

6. ОБРАБОТКА РЕЗУЛЬТАТОВ

6.1. Предел прочности при растяжении, () МПа, определяют по формуле

,

где — максимальная нагрузка, предшествующая разрушению образца, Н;

— ширина образца, мм;

— толщина образца, мм;

6.2. Предел пропорциональности при растяжении (), МПа, определяют по формуле

,

где — нагрузка, соответствующая пределу пропорциональности, Н.

Примечание. Методика определения нагрузки дана в ГОСТ 9550-81.

6.3. Относительное удлинение при разрушении (),%, определяют по формуле

,

где — абсолютное удлинение расчетной длины образца при разрушении, мм;

— начальная расчетная длина образца, мм.

6.4. Модуль упругости при растяжении (), МПа, определяют по формуле

,

где — приращение нагрузки, Н;

— изменение относительно продольной деформации образца при изменении нагрузки на ;

— приращение расчетной длины образца при изменении нагрузки на , мм.

6.5. Коэффициент Пуассона () определяют по формуле

,

где — изменение поперечной относительной деформации образца при изменении нагрузки на , измеренное по ширине или толщине образца (в зависимости от задания).

6.6. Статистическую обработку результатов испытания проводят при доверительной вероятности 0,95.

6.7. Форма протокола испытаний дана в приложении 4.

ПРИЛОЖЕНИЕ 1 (рекомендуемое). МЕТОД ОПРЕДЕЛЕНИЯ МОДУЛЯ УПРУГОСТИ

ПРИЛОЖЕНИЕ 1
Рекомендуемое

1. Модуль упругости определяют отношением напряжения к соответствующей относительной деформации .

2. Метод определения модуля упругости основан на измерении деформации при трехкратном нагружении-разгружении образца (см. черт.2-4 ?