ICS49.025.01 V32 团体标准 T/CSCM01-2023 民用航空发动机风扇包容机匣复合材料冲 击侵彻抗性试验方法 Testmethodformeasuringthepenetrationresistanceofcompositematerialsto impactbyarigidprojectileforcivilaero-enginefancontainmentcasings 2023-01-14发布 2023-01-14实施 中国复合材料学会 发布 CSCM±ê×¼¹«²¼Ê¹Óà 全国团体标准信息平台 T/CSCM01—2023 I前 言 本标准按照《中国复合材料学会团体标准编写规范》起草。 本标准由中国航发商用航空发动机有限责任公司提出。 本标准由中国复合材料学会（CSCM）归口。 本标准主要起草单位：中国航发商用航空发动机有限责任公司、长三角先进材料研究院、西北工业大学。 本标准主要起草人：孔维夷、张璇、张建、金浩、袁远、沈真、陈志平、索涛、张超、李玉龙。 本标准为首次发布。 CSCM±ê×¼¹«²¼Ê¹Óà 全国团体标准信息平台 T/CSCM01-2023 1民用航空发动机风扇包容机匣复合材料冲击侵彻抗性试验方法 1范围 本标准规定了一种使用特定夹持方式，通过发射钛合金弹片冲击聚合物基复合材料平板，从而获取 其冲击侵彻抗性的测试方法，包括试验设备、试验条件、试件及冲击物、试验步骤、计算和试验报告等 技术要求。本试验方法可评价聚合物基复合材料抵抗硬物侵彻的能力，可以用于为民用航空发动机包容 机匣评价不同方案的聚合物基复合材料。其他类似的应用也可参照本方法。 本标准适用于聚合物基复合材料硬物冲击侵彻抗性测试，聚合物基复合材料包括单向、二维和三维 连续纤维增强复合材料等。 2规范性引用文件 下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，仅所注日期的版本适用于本文 件。凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。 GB/T1446纤维增强塑料性能试验方法总则 3原理 根据民用航空发动机风扇包容机匣的包容载荷特点，加速一个刚性的正方形平板弹片冲击物至某个 速度，冲击一块复合材料平板试件。根据冲击物的动能，冲击侵彻效应可能使被测试件被冲击物穿透， 也可能不会被穿透。获取被测试件穿透概率为50%时的动能，或者从不穿透到穿透的动能区间，用于 评价被测试件的冲击侵彻抗性。 4术语和定义 4.1本标准专用术语定义 4.2.1冲击速度 冲击物接触被测试件前，冲击物在运动方向上的速度。 4.2.2冲击角 冲击物接触被测试件前，冲击速度的方向与被测试件表面的夹角（见图1）。 4.2.3俯仰角 冲击物接触被测试件前，冲击物正方形表面与被测试件法向的夹角（见图1）。 4.2.4滚转角 冲击物接触被测试件前，冲击物正方形表面与被测试件指定方向的夹角（见图2）。该指定方向是 指：复合材料用于机匣时，与机匣轴向垂直的材料方向。 CSCM±ê×¼¹«²¼Ê¹Óà 全国团体标准信息平台 T/CSCM01—2023 24.2.5偏转角 冲击物接触被测试件前，冲击物特定长方形表面与被测试件法向的夹角（见图3）。该长方形表面 特指发射前与冲击方向平行的表面。 图1冲击角与俯仰角 图2滚转角 CSCM±ê×¼¹«²¼Ê¹Óà 全国团体标准信息平台 T/CSCM01-2023 3 图3偏转角 4.2.6穿透 冲击物的冲击侵彻作用使冲击物完全穿过被测试件，且在被测试件的另一面完全露出。 4.2.7穿透概率 某一冲击速度下发生穿透的概率。 4.2.8概率冲击侵彻抗性 穿透概率为50%时冲击物的动能。 4.2.9冲击侵彻抗性临界区间 所有未发生穿透的测试中的最大冲击物动能，与所有发生穿透的测试中的最小冲击物动能所组成的 区间。 4.2.10剩余速度 冲击物刚穿透被测试件时的速度。 5测试设备 5.1千分尺 应该用带有4mm7mm直径球形触面的千分尺，测量试件厚度。测量试件边长，仪器精度应在被测尺 寸的1%以内。 5.2天平或重量称 应使用测量精度为试件重量0.5%以内的天平或称测量试件的重量。 CSCM±ê×¼¹«²¼Ê¹Óà 全国团体标准信息平台 T/CSCM01—2023 45.3冲击物加速装置 该装置的作用是：加速冲击物，并使其自由飞行冲击试件，且需要在足够高的速度下依旧能保持冲 击物速度和角度的可重复性。一般来说，能实现以上功能的装置都可用于本标准涉及的冲击试验。冲击 物的加速方式将影响冲击速度和角度的可重复性。可重复性较差时，需要更多测试才能获得有效的评价 结果。该装置的设计方案应能减少冲击物沿轴向的转动。最常用的装置是单级压缩空气炮，其一般由压 力舱、释压阀以及瞄向试件的炮管组成。出于安全考虑，试件应该放置到密闭但可以释放气体压力的空 间内。炮口与试件之间应设有至少0.5m长的距离，以开展速度和角度的测量。图4是该装置的示意图。 图4一种用于发射冲击物测试复合材料板的空气炮示意图 5.4冲击物 为体现复合材料风扇包容机匣受风扇叶片的冲击特点，本标准推荐使用的冲击物为TC4钛合金正方 形弹片，其尺寸可见图5。除非能够证明冲击物在试验中未发生损伤，否则冲击物不能重复使用。 图5钛合金弹片尺寸（单位：mm） 5.5夹具 冲击测试夹具的爆炸图如图6所示，其包含两个相框式厚板，从前往后分别为盖板和背板。通过12 个M10精密螺栓，把被测试件安装、固定在盖板与背板中间。盖板与背板采用结构钢，尺寸见图7与图8。 CSCM±ê×¼¹«²¼Ê¹Óà 全国团体标准信息平台 T/CSCM01-2023 5在满足图中所示的最小尺寸要求的前提下，盖板的外轮廓可根据测试现场情况进行调整。背板的外轮廓 尺寸应不小于盖板的外轮廓尺寸。 螺栓材料的抗拉强度至少为965MPa。所有螺栓施加相同扭矩，扭矩不小于25N·m。 图6冲击测试夹具爆炸图 图7盖板（单位mm） CSCM±ê×¼¹«²¼Ê¹Óà 全国团体标准信息平台 T/CSCM01—2023 6 图8背板（单位mm） 5.6速度测量 应使用适当的设备测量冲击速度。测速方法和设备有多种，但应根据希望的测量精度选择一种合适 的。激光测速法是建议使用的一种速度测量手段。该方法以特定间隔平行放置两股激光束，通过激光束 被冲击物遮挡的时间计算冲击速度。激光束的方向需与冲击物运动方向垂直。高速摄像测速法是另一种 建议的速度测量方式。该方法使用高速摄像记录冲击物运动过程，通过跟踪冲击物上某个点来测量冲击 速度。 测速系统的精度应在冲击速度的1%以内，确认速度测量精度的方式由测试的需求方指定。 5.7角度测量 试验的名义冲击角为90，名义的俯仰角、滚转角、偏转角均为0。实际测试时，这4个角度的偏差 在5以内，试验方为有效。 应使用适当设备测量以上4个角度，并在报告中说明测量精度。例如，可以使用两台经过标定的高 速摄像机以及数字图像关联系统。 测试的需求方应明确角度测量所需的精度，并指定确认角度测量精度的方式。 5.8冲击位置测量 冲击物实际冲击的位置是试件的几何中心，试验方为有效。应使用工具测量实际冲击位置与试件中 心的位置，例如标准钢卷尺。测量精度应在0.1mm以内。 CSCM±ê×¼¹«²¼Ê¹Óà 全国团体标准信息平台