航空用聚合物基复合材料多向层合板 剪切性能试验方法 Test method for shear properties of aviation polymer matrix composite multi-directional laminates 2021－04－19发布 2021－07－01实施 中华人民共和国工业和信息化部 发 布 ICS 49.025.99 V 15 HB 7237－2021 代替 HB 7237 －1995 HB 7237－2021 I 目 次 前言…………………………………………………………………………………………………………… II 1 范围…………………………………………………………………………………………………………1 2 规范性引用文件……………………………………………………………………………………………1 3 术语和定义…………………………………………………………………………………………………1 4 方法原理……………………………………………………………………………………………………2 5 试验设备……………………………………………………………………………………………………3 6 试样…………………………………………………………………………………………………………4 7 试验条件……………………………………………………………………………………………………4 8 试验步骤……………………………………………………………………………………………………5 9 计算…………………………………………………………………………………………………………7 10 试验报告………………………………………………… …………………………………………………8 HB 7237－2021 II 前 言 标准按照 GB/T 1.1给出的规则修订。 本标准代替 HB 7237－1995《复合材料层合板面内剪切试验方法》 。本标准与 HB 7237－1995相比， 主要变化如下： ——标准名称由《复合材料层合板面内剪切试验方法》改为《航空用聚合物基复合材料多向层合板 剪切性能试验方法》 。 ——标准框架按照 GB/T 1.1 进行修订，框架由“主要内容和适用范围、引用标准、试验原理、试 样、试验条件、试验步骤、计算、试验结果、试验报告”改为“范围、规范性引用文件、术语 和定义、方法原理、试验设备、试样、试验条件、试验步骤、计算、试验报告” 。 ——第 1 章名称“主要内容和适用范围”改为“范围” 。内容由“本标准规定了树脂基复合材料层 合板面内剪切试验的试样、试验条件、试验步骤及试验结果计算。本标准适用于测定树脂基复 合材料层合板面内剪模量、剪切强度及剪切应力－应变曲线”改为“本标准规定了航空用聚合 物基复合材料层合板剪切性能方法原理、试验设备、试样、试验条件、试验步骤、计算和试验报告。本标准适用于连续纤维增强聚合物基复合材料多向层合板，包括：1)均衡对称层合板， 其0 ˚方向平行或垂直夹具轨道均可；2)由织物、编织或针织织物层组成的层合板。其他复合 材料可参照使用” 。 ——第 2 章名称“引用标准”改为“规范性引用文件” 。内容增加了“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” ，增加了“ GB/T 3961 纤维增强塑料术 语”。 ——增加“术语和定义”为第 3 章。 ——将原标准第 3 章章号改为第 4 章，章名称“试验原理”改为“方法原理” ，内容由原标准“本 方法通过专用夹具对带有双 V形槽的试样左右两部分施加载荷，在试样工作区形成均匀的面 内剪切应力场”改为“将双 V形缺口梁试样夹持在对称的夹具中，对其施加拉伸载荷 P，在 试样 V形缺口处产生接近纯剪应力状态， 并在缺口处破坏， 见图 2。力、剪力和弯矩图见图 3。 ”， 增加示意图和力、剪力和弯矩图。 ——增加“试验设备”为第 5 章。 ——将原标准中第 4 章章号改为第 6 章，内容全部修改，将试样的几何尺寸由 76 mm×20 mm× (1.0mm～2.0mm)改为76 mm×56 mm×(2 .0mm～5.0 mm)，厚度推荐 2 .0mm～5.0mm。 ——将原标准中第 5 章的章号改为第 7 章，内容全部修订，包括两部分内容：试验环境条件和试样 状态调节。 ——将原标准中第 6 章的章号改为第 8 章，内容全部修订，修改后内容包括：试验前准备、试样应 变计粘贴、试样安装、试验和破坏模式。 ——在“试样安装”中对夹具的拧紧力矩给出了推荐值“45 N·m～85 N·m”。 ——在“破坏模式”一节中给出了 V形缺口梁剪切试验的常见破坏模式示意图。 ——将原标准中第 7 章的章号改为第 9 章， 内容全部修订， 增加了“偏移剪切强度和偏移剪切应变” 的计算。 ——原标准中第 8 章删除。 ——原标准中第 9 章章号改为第 10章。 HB 7237－2021 III 本标准由中国航空综合技术研究所归口。 本标准起草单位：中国飞机强度研究所、中国航空综合技术研究所。 本标准主要起草人：沈 薇、李 磊、程鹏飞、宋贵宾、王 俭、冯福兴、杨胜春。 HB 7237－2021 1 航空用聚合物基复合材料多向层合板 剪切性能试验方法 1 范围 本标准规定了航空用聚合物基复合材料层合板剪切性能方法原理、试验设备、试样、试验条件、试 验步骤、计算和试验报告。 本标准适用于连续纤维增强聚合物基复合材料多向层合板剪切性能的测定，聚合物基复合材料包 括：均衡对称层合板，其 0 ˚方向平行或垂直夹具轨道均可；以及由织物、编织或针织织物层组成的层 合板。其他复合材料可参照使用。 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。 G B / T 1446 纤维增强塑料性能试验方法总则 G B / T 3961 纤维增强塑料术语 H B 7401 航空用聚合物基复合材料吸湿试验方法 3 术语和定义 G B / T 3961 界定的以及下列术语和定义适用于本文件。 3.1 偏移剪切强度 offset shear strength 过剪应变轴上偏离零点 0 .2% 剪应变，作平行于剪切应力－应变曲线线性段的直线，该直线与剪切 应力－应变曲线交点所对应的剪应力值即偏移剪切强度，见图 1。 图 1 剪切模量及偏移剪切强度测量示意图 剪应变0.2%剪应变γ0.20.2%剪切强度 S0.2剪应力/ MPa 40 20 0.01 0.02 0.03 0.04ΔrΔr 0 HB 7237－2021 2 4 方法原理 将双 V形缺口梁试样夹持在对称的夹具中，对其施加拉伸载荷 P，在试样 V形缺口处产生接近纯 剪应力状态，并在缺口处破坏，见图 2。力、剪力和弯矩图见图 3。 说明： 1——夹具； 2——试样。 图2 V型缺口剪切示意图 b/2 PL/(L-b) Pb/(L-b) PL/(L-b) Pb/(L-b) 受力图 -Pb/(L-b) -Pb/(L-b)+PLb 弯矩图Pb/2剪力图 Pb/2 图 3 力、剪力和弯矩图 载荷 P 载荷 P 1 2HB 7237－2021 35 试验设备 5.1 总则 试验设备主要包括：试验机、环境箱、浸润箱、扭矩扳手和试验夹具。试验设备均需检定/校准合 格，并在有效期内使用。 5.2 试验机 试验机应符合 GB/T 1446 中的规定。 5.3 环境箱/浸润箱 环境箱与浸润箱应符合 GB/T 1446 中的规定，环境箱与浸润箱温度控制在所规定温度的±3℃范围 内，浸润箱湿度控制在所规定湿度的±5 %RH范围内。 5.4 扭矩扳手 扭矩扳手应满足精度为 4 级。 5.5 试验夹具 剪切试验夹具示意图见图 4。 说明： 1——试样； 2——过渡转接； 3——夹具块 I； 4——夹紧螺栓； 5——垫块； 6——对中块； 7——夹具块 II。 图4 V形缺口梁试验夹具示意图 HB 7237－2021 4 6 试样 6.1 试样形状与尺寸 试样厚度建议 2 mm～5mm，试样的形状与尺寸见图 5。 单位为毫米 B C 图 5