ASTM D7136/D7136M-12 测量纤维增强聚合物基复合材料在落锤冲击事件中抗损伤性的标准测试方法

美国材料与试验协会（ASTM）发布的标准《ASTM D7136/D7136M-12 测量纤维增强聚合物基复合材料在落锤冲击事件中抗损伤能力的标准试验方法》描述了一种测定多向聚合物基复合材料层压板在落锤冲击事件中抗损伤能力的试验方法。复合材料形式仅限于连续纤维压缩聚合物基复合材料，本标准定义了一系列可接受的测试层压板和厚度。 ASTM D7766/D7766M 中包含了修改这些程序以确定夹层结构抗损伤性能的说明。

使用带有半球形冲击器的落锤装置对平坦的矩形复合板进行强烈的平面外冲击。冲击重量的势能由冲击器的质量和跌落高度决定，在测试之前指定。提供了用于在撞击事件期间可选地测量接触力和速度的设备和程序。抗损伤能力是根据样品中发生的损伤程度和类型来定量确定的。

该测试方法可用于筛选抗损伤材料或损坏样品以进行后续的损伤容限测试。当按照ASTM D7137/D7137M标准测试方法对冲击板进行测试时，一般测试顺序通常称为冲击后压缩法。根据 ASTM D6264/D6264M 标准测试方法的准静态压痕可用作通过面外力引发损伤并测量抗损伤性能的替代方法。

该测试方法确定的抗损伤性能高度依赖于各种因素，例如试样的几何形状、分层、冲击几何形状、冲击质量、冲击力、冲击能量和边界条件。因此，结果通常不可扩展到其他配置，并且特定于所测试的几何和物理条件的组合。

就本标准而言，适用以下术语和定义：

• 凹口深度是指撞击事件后撞击器造成的凹陷的剩余深度。缺口深度应定义为在垂直于试样表面的方向上，从缺口最低点到未受缺口干扰的受冲击表面的平面的最大距离。
• 名义价值是为了便于识别而赋予某一可测量属性的值，仅存在于名义上。可以将公差应用于标称值来定义特征的可接受范围。
• 母材料坐标系是其轴垂直于材料特定对称平面的坐标系。
• 记录的接触力是冲击器在冲击事件中施加给试样的力，由测力计记录。
• 参考坐标系是用于定义层方向的层压复合材料坐标系。
• 冲击头是冲击工具的一部分或组件，在冲击过程中首先接触试样。

使用平衡、对称的层压板进行落锤冲击试验。损坏是通过使用半球形尖端落锤进行平面外集中冲击（垂直于层压板的平面）造成的。抗损伤能力是根据样品中发生的损伤程度和类型来定量确定的。损伤响应是测试配置的函数，除非使用相同的测试配置、测试条件和类似的条件，否则无法对材料进行比较。

提供了可选程序来记录冲击速度和施加的接触力与时间历史数据的关系。撞击产生的优选损伤状态位于板的中心，距离板的边缘足够远，使得在损伤产生事件期间边缘和撞击位置的局部应力状态不会相互作用。

对于许多采用先进复合材料层压板制成的结构而言，其易受集中的平面外冲击力损坏的问题是主要的设计考虑因素之一。了解层压复合板的抗损伤性能有助于产品开发和材料选择。

落锤冲击试验可以达到以下目的：

• 量化堆叠顺序、纤维表面处理、纤维体积分数变化以及加工和环境变量对给定复合层压板对集中落锤冲击力或能量的抗损伤性的影响。
• 定量比较不同组分复合材料抗损伤参数的相对值。损伤响应参数可能包括压碎深度、损伤尺寸和厚度位置、力-时间曲线。
• 损坏样本以便进行后续的损伤容限测试（例如 ASTM D7137/D7137M 标准测试方法）。

使用该测试方法获得的特性可以为预期的抗损伤能力提供指导。

我们的组织多年来一直致力于通过广泛的测试、测量、分析和评估研究为各行各业的企业提供支持，拥有强大的员工队伍，密切关注世界科学技术领域的发展并不断完善自己。在此背景下，还依据《ASTM D7136/D7136M-12测量纤维增强聚合物基复合材料对落锤冲击事件抗损伤性能的标准试验方法》标准为企业提供检测服务。