ISO 15024 纖維增強塑膠複合材料 - 單向增強材料的 I 型層間斷裂韌性 (Gic) 的測定

ISO 15024 標準“ISO 15024 纖維增強塑料複合材料 - 單向增強材料的 I 型層間斷裂韌性 (Gic) 的測定”，由國際標準化組織 (ISO) 制定，描述了一種使用雙懸臂梁試樣測定單向纖維增強塑料複合材料的 I 型層間斷裂韌性（臨界能量釋放率）的方法。

就本標準而言，適用以下術語和定義：

• I型層間斷裂韌性，臨界能量釋放率Gic，是指單向纖維增強聚合物基複合材料層合板在I型張開載荷下抵抗分層裂紋萌生和擴展的能力。它以焦耳每平方米為單位測量。
• I型裂紋張開是指使用雙懸臂梁試體因垂直於分層平面施加載重而導致的裂紋張開模式。雙懸臂梁樣品如標準中給出的圖中所示。
• NL點是指載重-位移軌跡中偏離線性的點。 NL點如標準中給出的圖中所示。
• VIS點是指目視觀察樣品邊緣所確定的分層起點，標示在載重-位移跡線上。 VIS點如標準所給的圖中所示。
• 5%/MAX 點是指加載樣品時第一次出現在以下時間點之間的點（如標準中提供的圖中所示）：
  • 合規點較基線 (C0) 提高 5% (C5%)
  • 最大負載點
• PROP 點是指超出載重位移軌跡中標示的插入件或初始裂紋尖端的離散分層長度增量點。排除裂紋停止的點。 PROP 點如標準中給出的圖中所示。
• 抗分層曲線表示初始和後續擴展值的 Gic 交會圖，取決於 I 型裂紋張開的分層長度。抗分層特性曲線如標準中給出的圖表所示。

測試時，以I型雙懸臂梁試體測定Gic，即纖維增強塑膠複合材料的臨界能量釋放率或層間斷裂韌性。標準中給出的圖表顯示了樣品的三種不同的裝載佈置：

• 使用負載塊加載樣品
• 使用鋼琴鉸鏈裝載樣品
• 使用插入鉸鏈裝載樣品

此測試方法僅限於零度單向分層。

數據處理給出了I型張開斷裂韌性Gic的初始值和後續擴展值。分層阻力曲線是透過繪製縱座標為Gic、橫座標為分層長度的函數圖像而建構的。

本測試方法的目的是確定被測複合材料的裂紋萌生值。在雙懸臂梁試驗中觀察到的纖維橋接現象可能無法代表被測複合材料的實際情況。纖維橋接通常被認為是導致裂紋擴展阻力曲線在達到近似恆定的Gic值之前呈現上升趨勢的主要原因，這種情況通常發生在較長的裂紋擴展長度下。透過加載塊或鉸鏈，在恆速位移控制下，對垂直於裂紋擴展面的雙懸臂梁試體施加裂紋張開載荷。雙懸臂梁試樣的中面嵌入一層薄的非黏附性萌生膜，用於模擬初始裂紋擴展。透過在插入物處首次出現裂紋擴展後立即卸載並重新加載雙懸臂梁試樣，對試樣進行預裂紋處理。監測穩定裂紋擴展的開始，並記錄裂紋萌生和擴展的讀數。分層阻力曲線是根據插入件和 I 型預裂紋萌生值以及預裂紋擴展值繪製的。在某些可預見的情況下，可以使用替代的楔形預裂紋處理方法，但不建議這樣做。

試驗中使用的機器必須符合以下要求：試驗速度、夾具、負載和位移測量以及記錄器。

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