ISO 15024 纤维增强塑料复合材料 - 单向增强材料的 I 型层间断裂韧性 (Gic) 的测定

ISO 15024 标准“ISO 15024 纤维增强塑料复合材料 - 单向增强材料的 I 型层间断裂韧性 (Gic) 的测定”，由国际标准化组织 (ISO) 制定，描述了一种使用双悬臂梁试样测定单向纤维增强塑料复合材料的 I 型层间断裂韧性（临界能量释放率）的方法。

就本标准而言，适用以下术语和定义：

• I型层间断裂韧性，临界能量释放率Gic，是指单向纤维增强聚合物基复合材料层合板在I型张开载荷下抵抗分层裂纹萌生和扩展的能力。它以焦耳每平方米为单位测量。
• I型裂纹张开是指使用双悬臂梁试件由于垂直于分层平面施加载荷而导致的裂纹张开模式。双悬臂梁样品如标准中给出的图中所示。
• NL点是指载荷-位移轨迹中偏离线性的点。 NL点如标准中给出的图中所示。
• VIS点是指通过目视观察样品边缘确定的分层起点，标记在载荷-位移迹线上。 VIS点如标准中给出的图中所示。
• 5%/MAX 点是指加载样品时第一次出现在以下时间点之间的点（如标准中提供的图中所示）：
  • 合规点较基线 (C0) 提高 5% (C5%)
  • 最大负载点
• PROP 点是指超出载荷位移迹线上标记的插入件或初始裂纹尖端的离散分层长度增量点。排除裂纹停止的点。 PROP 点如标准中给出的图中所示。
• 抗分层曲线表示初始和后续扩展值的 Gic 交会图，具体取决于 I 型裂纹张开的分层长度。抗分层特性曲线如标准中给出的图所示。

测试时，采用I型双悬臂梁试件测定Gic，即纤维增强塑料复合材料的临界能量释放率或层间断裂韧性。标准中给出的图表显示了样品的三种不同的装载布置：

• 使用负载块加载样品
• 使用钢琴铰链装载样品
• 使用插入铰链装载样品

该测试方法仅限于零度单向分层。

数据处理给出了I型张开断裂韧性Gic的初始值和后续扩展值。分层阻力曲线是通过绘制纵坐标为Gic、横坐标为分层长度的函数图像而构建的。

本测试方法的目的是确定被测复合材料的裂纹萌生值。在双悬臂梁试验中观察到的纤维桥接现象可能无法代表被测复合材料的实际情况。纤维桥接通常被认为是导致裂纹扩展阻力曲线在达到近似恒定的Gic值之前呈现上升趋势的主要原因，这种情况通常发生在较长的裂纹扩展长度下。通过加载块或铰链，在恒速位移控制下，对垂直于裂纹扩展面的双悬臂梁试样施加裂纹张开载荷。双悬臂梁试样的中面嵌入一层薄的非粘附性萌生膜，用于模拟初始裂纹扩展。通过在插入物处首次出现裂纹扩展后立即卸载并重新加载双悬臂梁试样，对试样进行预裂纹处理。监测稳定裂纹扩展的开始，并记录裂纹萌生和扩展的读数。分层阻力曲线是根据插入件和 I 型预裂纹萌生值以及预裂纹扩展值绘制的。在某些可预见的情况下，可以使用替代的楔形预裂纹处理方法，但不建议这样做。

试验中使用的机器必须符合以下要求：试验速度、夹具、载荷和位移测量以及记录仪。

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