聚合物基复合材料层压板挤压强度标准试验方法(D5961).doc

1、ASTM D 5961/5961M 05聚合物基复合材料层压板挤压响应的标准试验方法 本标准由ASTM复合材料委员会D-30审定，并由结构试验方法专业委员会D30.05直接负责。 现行版本是2005年3月1日批准，2005年3月发布。最初批准在1996年。最近的上一版本是2001年批准的D 5761/D 5761M-01e1。本标准以固定标准号D 5961/D 5961M发布；标准号后面的数字是初版年份，或者在修订版的情况下是最近一次修订版的年份。括号中的数字是再次批准的版年份。上标(e)表示自上次修订或批准以来的编辑变化。1. 范围1.1 本试验方法确定由高模量纤维增强的聚合物基复合材料多向

2、层压板的挤压响应，试件承受双剪(方法A)或者单剪(方法B)拉伸或压缩载荷。对于每一种试验方法，标准试件的构型采用固定的试验参数，但是，在试验报告中用文件说明时，一些试验参数可以有可选择的变化。复合材料形式限于连续纤维或非连续纤维(预浸带或织物，或二者兼而有之)增强的复合材料，且层压板相对于试验方向是均衡和对称的。8.2.1节描述了可接受的试验层压板和厚度的范围。 1.2 本试验方法与MIL-HDBK-17推荐的方法是一致的，手册描述了挤压响应试验方法期望的特性。1.3 本试验方法描述的多钉试验构型与工业界用于研究螺栓连接挤压旁路干涉响应的旁路分配的试件相似，试件可以表现出挤压失效模式或者旁路失

3、效模式。虽然本试验方法可用于指导挤压旁路试验计划，但本试验方法的范围仅限于挤压失效模式。1.4 以国际单位(SI)或英制单位(inchpound)给出的数值可以分别作为标准。在文中，英制单位在括号内给出。每一种单位制之间的数值并不严格等值，因此，每一种单位制都必须独立使用。由两种单位制组合的数据可能导致与本标准的不相符。1.5本标准没有打算提及，如果存在的话，与使用它有关的所有安全性问题。在使用本标准之前建立合适的安全与健康操作方法，确定规章制度的适用性，这是本标准用户自已的责任。2. 参考文件2.1 ASTM标准D 792置换法测量塑料密度和比重(相对密度)试验方法D 883 与塑料有关的术

4、语2D 953塑料挤压强度试验方法2D 2584固化增强树脂燃烧质量损失试验方法D 2734增强塑料空隙含量试验方法D 3171 复合材料的组分含量试验方法D 3878复合材料术语D 5229/D 5229M聚合物基复合材料吸湿性能及平衡调节试验方法D 5687/D 5687M试件制备时按照工艺指南进行平复合材料板制备的指南E 4 试验机力标定操作规程E 6 与力学试验方法有关的术语E 83 引伸计系统检定和分类的操作规程E 122 选择样本尺寸用以估计批次或工艺质量测量的操作规程E 177 ASTM试验方法中使用精度和偏差条款的操作规程E238金属材料销钉类挤压试验的试验方法E 456 与质

5、量和统计有关的术语E 1309数据库中纤维增强聚合物基复合材料的标识指南E 1434数据库中收录纤维增强聚合物基复合材料的力学性能试验数据的指南E 1471计算机化材料性能数据库中纤维、填料及芯材的标识指南2.2 其他术语MIL-HDBK-17聚合物基复合材料，卷1，第7节 Available from Standardization Documents Order Desk, Bldg. 4 Section D, 700 Robbins Ave., Philadelphia, PA 19111-5098, Attn: NPODS.3. 术语 3.1 定义术语D 3878定义了与高模量纤维及其

6、复合材料有关的术语。术语D 883定义了与塑料有关的术语。术语E 6定义了与力学试验有关的术语。术语E 456和E 177定义了与统计有关的术语。当各个标准定义的术语之间发生矛盾时，术语D 3878应优先于其他标准。3.2 本标准专用术语定义：注1如果术语表示一个物理量，它的分析量纲以基本量纲的形式紧跟在该术语(或文字符号)后面予以说明。方括号内所示的基本量纲采用下面的ASTM标准符号：质量为M，长度为L，时间为T，热力学温度为l，无量纲量为nd。由于不带方括号时以上这些符号可能有其他的定义，因此这些符号在带方括号时的使用仅限于分析量纲。3.3 挤压面积(Bearing Area)， L2用于

7、将施加的载荷归一化为有效挤压应力的挤压试件的面积部分，等于受载孔的直径乘以试件的厚度。3.4 挤压弦向刚度(Bearing Chord Stiffness)，Ebr ML-1T-2挤压应力/挤压应变曲线线性部分上的两个指定的挤压应力或挤压应变点之间的弦向刚度。3.5 挤压载荷(Bearing Load)，P MLT2挤压试件承受的总载荷。3.6 挤压应变(Bearing Strain)，ebr nd挤压试件归一化的孔变形量，等于挤压载荷方向挤压孔的变形除以孔的直径。3.7 挤压强度(Bearing Strength)，ML-1T-2挤压应力/应变曲线出现明显变化时的挤压应力值。3.7.1 讨论

8、通常用附加的上标来区别和标记两种类型的挤压强度：偏移强度和极限强度。3.8 挤压应力(Bearing Stress)，Fbr ML-1T-2挤压载荷除以挤压面积。3.9 孔径厚度比(Diameter to Thickness Ratio)，D/h nd挤压试件中，孔径与试件厚度之比。3.9.1 讨论孔径厚度比可以采用名义尺寸的名义值或者测量尺寸得到的实际值来确定。3.10 端距比(Edge Distance Ratio)，e/D nd挤压试件中，孔中心和试件端部之间的距离与孔径之比。3.10.1 讨论端距比可以采用名义尺寸的名义值或者测量尺寸得到的实际值来确定。3.11 名义值(Nominal

9、 Value)对于一个可测量的量为了便于给出仅在名义上存在的值。公差可以用于名义值，以便对该量值规定一个可接受的范围。3.12 偏移挤压强度(Offset Bearing Strength)， ML-1T-2在下标指定的方向，沿挤压应变轴偏离一个规定的挤压应变值的挤压弦向刚度线与挤压应力/挤压应变曲线的交点所对应的挤压应力值。3.12.1 讨论除非另有说明，本试验方法采用2%的偏移挤压应变。3.13 宽度孔径比(Width to Diameter Ratio)，w/D nd挤压试件中，宽度与孔径之比。3.13.1 讨论宽度孔径比可以采用由名义尺寸得到的名义值，或由试件宽度和孔径实际测量值得到的

10、实际值。3.14 极限挤压强度(Ultimate Bearing Strength)，Fbru ML-1T-2在下标指定的方向，挤压试件承受最大载荷时的挤压应力值。3.15 符号A试件最小横截面积CV对于一个给定的性能，一个样本母体的统计的变异系数(以百分数表示)d紧固件或销钉直径D试件的孔径e端距，即平行于载荷方向、从孔中心到试件端部的距离下标指定方向上的挤压弦向刚度f平行于载荷方向、从孔边缘到试件端部的距离下标指定的试验方向上的极限挤压强度(e%)下标指定的试验方向上的偏移挤压强度(对应e%偏移挤压应变)g垂直于载荷方向、从孔边缘到试件侧边的最短距离h试件厚度k挤压公式中用来区分单钉试验与

11、双钉试验的计算系数K在单钉挤压应变方程中用来区别单剪试验与双剪试验的计算系数Lg引伸计标距长度n每个样本母体的试件数量P试件承受的载荷Pf试件破坏时承受的载荷Pmax破坏前试件承受的最大载荷sn-1对于一个给定的性能，样本母体统计的标准差w试件宽度xi对于一个给定的性能，样本母体中单个试件的试验结果对于一个给定的性能，样本母体的平均值(估计平均值) d拉伸位移e应变的通用符号，不管是正应变还是剪应变ebr挤压应变sbr挤压应力dcsk沉头深度dfl沉头平齐度(紧固件在沉头孔中的深度或突出)4. 试验方法概述 4.1 方法A，双剪4.1.1 在靠近试件端部含有中线位置孔的平直等矩形截面试件在孔位

12、置以挤压方式加载，试验件如图1和图2所示。挤压载荷通常通过一个紧配合、稍微拧紧的紧固件(或销钉)，采用与图3和图4相似的夹具以双剪形式施加挤压载荷。在试验机上通过对装配件的拉伸施加挤压载荷。4.1.2 监测施加的载荷及其伴随的孔变形。孔变形除以孔直径可以得到有效挤压应变，另外，施加的载荷除以孔的投影面积可以得到有效挤压应力。为了确定更有代表性的失效模式，试件加载直到载荷清楚地达到最大值，停止试验，以防止大范围的孔变形掩盖真实的失效模式。绘出整个加载范围内的挤压应力-挤压应变曲线，并记录失效模式。由试验结束前承受的最大载荷确定材料的极限挤压强度。4.1.3 本方法的标准试验构型不允许对主要试验参

13、数做任何修改。然而，构型的下列变化是允许的，但仅在所有变化的试验参数与结果一起明确地予以说明时，可以认为这些参数与本试验方法是一致的。 参数标准 变化载荷条件双剪否匹配材料钢夹具否孔的数量1否沉头非否配合紧任意，如果说明紧固件拧紧力矩2.23.4 Nm2030 lbf-in任意，如果说明层压板准各向同性任意，如果说明紧固件直径6 mm0.250 in任意，如果说明边距比3任意，如果说明W/D比6任意，如果说明D/h比1.22任意，如果说明图注：1 图纸标注与ANSI Y14.5M-1982一致，并遵循下列条件：2 以mm为单位的所有带小数的尺寸的公差如下：无小数.x.xx310.33 所有角度

14、的公差为：0.5；4 铺层方向公差为：相对于基准面 -A- 小于0.5(见6.1节)；5 机械加工边缘的光洁度不超过 (符号与ASA B46.1一致，粗糙度以mm为单位)；6 下面提供的值，适用于绘图区所示的所有范围：材料、铺层、相对于 -A- 的铺层方向、总长度、孔直径及试样厚度。参 数标准尺寸，mm紧固件或销钉直径，d6 +0.00/-0.03孔直径，D6 +0.03/-0.00厚度范围，h35长度，L135宽度，w361端距，e181沉头无图1 双剪试件图(SI制)图注：1 图纸标注与ANSI Y14.5M-1982一致，并遵循下列条件：2 以in为单位的所有带小数的尺寸的公差如下：.x

15、.xx.xxx0.10.030.013 所有角度的公差为：0.5；4 铺层方向公差为：相对于基准面 -A- 小于0.5(见6.1节)；5 机械加工边缘的光洁度不能超过(符号与ASA B46.1一致，粗糙度以min为单位)；6 下面提供的值，适用于绘图区所示的所有范围：材料、铺层、相对于 -A- 的铺层方向、总长度、孔直径及试样厚度。参 数标准尺寸，in紧固件或销钉直径，d0.250 +0.000/-0.001孔直径，D0.250 +0.001/-0.000厚度范围，h0.1250.208长度，L5.5宽度，w1.50.03端距，e0.750.003沉头无图2 双剪试件图(英制)推荐材料：14-

16、4PH不锈钢，屈服应力1GPa145ksiABCDEFGHIJKmm20050251323136620in7.752.000.060.200.500.060.120.041.500.250.75图3 方法A的试验夹具加载板(要求2块)图4 方法A的试验夹具装配件4.2 方法B，单剪4.2.1 平直等截面矩形试件由两个相似的二等分部分组成，通过靠近每半个试件一个端部的一个或两个中线位置的孔用紧固件将两部分组合在一起，试件示意图如图5图8所示。此外，在试件每一个夹持端粘贴一块垫板，可以使载荷作用线沿着试件两部分之间的界面，并通过孔的中心线，从而将载荷的偏心度降到最小。 图注：1 图纸标注与ANSI

17、 Y14.5M-1982一致，并遵循下列条件：2 以mm为单位的所有带小数的尺寸的公差如下：无小数.x.xx310.33 所有角度的公差为：0.5；4 铺层方向公差为：相对于基准面 -A- 小于0.5；5 机械加工边缘的光洁度不超过 (符号与ASA B46.1一致，粗糙度以mm为单位)；6 下面提供的值，适用于绘图区所示的所有范围：材料、铺层、相对于 -A- 的铺层方向、总长度、孔直径、沉头细节、试样厚度、垫板材料、胶粘剂。参 数试件标准尺寸，mm无支持夹具有支持夹具紧固件直径，d6 +0.00/-0.036 +0.00/-0.03孔直径，f6 +0.03/-0.006 +0.03/-0.00

18、厚度范围，h3535长度，L135189宽度，w361361端距，e181181沉头无(可选择)无(可选择)垫板长度，s75129图5 单剪、单紧固件试件图9(SI)(双紧固件试件细节见图7)图注：1 图纸标注与ANSI Y14.5M-1982一致，并遵循下列条件：2 以in为单位的所有带小数的尺寸的公差如下：.x.xx.xxx0.10.030.0033 所有角度的公差为：0.5；4 铺层方向公差为：相对于基准面 -A- 小于0.5；5 机械加工边缘的光洁度不能超过(符号与ASA B46.1一致，粗糙度以min为单位)；6 下面提供的值，适用于绘图区所示的所有范围：材料、铺层、相对于 -A-

19、的铺层方向、总长度、孔直径、沉头细节、试样厚度、垫板材料、胶粘剂。参 数试件标准尺寸，in无支持夹具有支持夹具紧固件直径，d0.250 +0.000/-0.0010.250 +0.000/-0.001孔直径，f0.250 +0.001/-0.0000.250 +0.001/-0.000厚度范围，h0.1250.2080.1250.208长度，L5.57.5宽度，w1.50.031.50.03端距，e0.750.0030.750.003沉头无(可选择)无(可选择)垫板长度，s3.05.0图6 单剪、单紧固件试件图(英制) (双紧固件试件细节见图8)图注：1 图纸标注与ANSI Y14.5M-19

20、82一致，并遵循下列条件：2 以mm为单位的所有带小数的尺寸的公差如下：无小数.x.xx310.33 所有角度的公差为：0.5；4 铺层方向公差为：相对于基准面 -A- 小于0.5；5 机械加工边缘的光洁度不能超过 (符号与ASA B46.1一致，粗糙度以mm为单位)；6 下面提供的值，适用于绘图区所示的所有范围：材料、铺层、相对于 -A- 的铺层方向、总长度、孔直径、沉头细节、试样厚度、垫板材料、胶粘剂。参 数试件标准尺寸，mm无支持夹具有支持夹具紧固件直径，d6 +0.00/-0.036 +0.00/-0.03孔直径，f6 +0.03/-0.006 +0.03/-0.00厚度范围，h353

21、5长度，L210210宽度，w361361端距，e181181沉头无(可选择)无(可选择)垫板长度，s108108图7 单剪、双紧固件试件图(SI)图注：1 图纸标注与ANSI Y14.5M-1982一致，并遵循下列条件：2 以in为单位的所有带小数的尺寸的公差如下：.x.xx.xxx0.10.030.0033 所有角度的公差为：0.5；4 铺层方向公差为：相对于基准面 -A- 小于0.5；5 机械加工边缘的光洁度不能超过 (符号与ASA B46.1一致，粗糙度以min为单位)；6 下面提供的值，适用于绘图区所示的所有范围：材料、铺层、相对于 -A- 的铺层方向、总长度、孔直径、沉头细节、试样

22、厚度、垫板材料、胶粘剂。参 数试件标准尺寸，in无支持夹具有支持夹具紧固件直径，d0.250 +0.000/-0.0010.250 +0.000/-0.001孔直径，f0.250 +0.001/-0.0000.250 +0.001/-0.000厚度范围，h0.1250.2080.1250.208长度，L8.258.25宽度，w1.50.031.50.03端距，e0.750.0030.750.003沉头无(可选择)无(可选择)垫板长度，s4.254.25图8 单剪、双紧固件试件图(英制)4.2.1.1 无支持构型(无支持夹具)试件的两端直接夹持在试验机的夹头中，并施加拉伸载荷。4.2.1.2 支

23、持构型(使用支持夹具)试件安装于通过螺栓组合在一起的支持夹具中，以对试件表面进行支持，如图9所示。试件/夹具装配件夹持在液压楔形夹头中，载荷以剪切的形式传递给支持夹具，然后再以剪切的形式传递到试件上。虽然试件/夹具装配件既可受拉伸也可受压缩加载，但支持构型主要用于压缩加载。图9 方法B支持夹具组合件4.2.2 监测施加的载荷及其伴随的孔变形。孔变形除以孔直径(用于对两个二等分部分的孔变形进行修正的系数等于2)来得到有效挤压应变，另外，施加的载荷除以孔的投影面积来得到有效挤压应力。为了确定更有代表性的失效模式，试件加载直到载荷清楚地达到最大值，停止试验，以防止大范围的孔变形掩盖真实的失效模式。绘

24、出整个加载范围内的挤压应力-挤压应变曲线，并记录失效模式。由试验结束前承受的最大载荷确定材料的极限挤压强度。4.2.3 本方法的标准试验构型不允许对主要试验参数做任何修改。然而，构型的下列变化是允许的，但仅在所有变化的试验参数与结果一起明确地予以说明时，可以认为这些参数与本试验方法是一致的。参 数标 准变 化载荷条件单剪否支持夹具无是，如果说明孔数量11或2沉头孔非是，如果说明垫圈无是，如果说明匹配材料同样的层压板任意，如果说明配合紧任意，如果说明紧固件力矩2.33.4 Nm2030 lbf-in任意，如果说明层压板准各向同性任意，如果说明紧固件直径6 mm0.250 in任意，如果说明端距比

25、3任意，如果说明W/D比6任意，如果说明D/h比1.22任意，如果说明5 意义和用途5.1 制定本试验方法是为了得到用于材料规范、研究和开发、质量保证以及结构设计和分析的挤压响应数据。每种试验方法的标准构型是很明确的，主要目的是定量地建立进行材料比较和制订材料规范用的双剪和单剪挤压响应数据。方法A的单钉双剪形式特别推荐用于基本的材料评价和比较，而方法B的单钉或两钉连接形式对评价具体的连接构型更为有用。试件可以采用无支持(无支持夹具)或者有支持的构型，无支持的构型计划用于拉伸加载，而有支持的构型计划用于压缩加载(虽然也允许用于拉伸加载)。这些构型广泛用于建立设计许用值数据。任何一种方法的改变使试

26、验具有灵活性，并允许对试验进行调整以适应具体的应用。但是，如果试验数据不是基于同样的试验参数而得到的，试验参数的灵活性将使得数据集之间很难进行有意义的比较。5.2 影响复合材料层压板力学响应、并应当记录的一般因素包括：材料、材料制备和铺贴方法、试件铺层顺序、试件制备、试件状态调节、试验环境、试件对中度和夹持、试验速率、在环境温度中的时间、空隙含量和增强体体积含量。5.3 影响复合材料层压板挤压响应、并应当记录的特殊因素不仅包括加载方法(方法A和方法B)，而且包括以下因素(对两种方法)：端距比、宽度直径比、直径厚度比、紧固件拧紧力矩、紧固件或销钉材料、紧固件或销钉间隙、沉头角度和沉头深度(仅对于

27、方法B)、垫圈类型(如果使用)、匹配材料类型、紧固件的数量、支持夹具类型(如果使用)。从本试验方法可以得到试验方向的如下性能： 5.3.1 极限挤压强度，Fbru，5.3.2 弦向挤压刚度，Ebr5.3.3 偏移挤压强度，； 5.3.4 挤压应力/挤压应变曲线。6 影响因素6.1 材料和试件制备挤压响应对于差的制造工艺(包括缺少对纤维准直度的控制)、由于不恰当的试件加工方法引起的损伤(孔的制备尤其关键)和拧紧的紧固件的安装等因素敏感。尽管目前还没有标准方法保证或确定纤维的准直度，但还是应尽可能仔细地保持相对于试件坐标轴的纤维准直度。实践表明，在0方向添加少量的示踪纱，并作为预浸料制造或者壁板制

28、造的一部分，对于许多材料可以获得令人满意的效果。关于推荐的试件制备方法更多的信息参见指南D 5687/D 5687M。6.2 表面约束已经表明，缺少夹具或紧固件限制可能引起的孔面外变形程度会影响试验结果。6.3 光洁度已经发现匹配表面的光洁度能显著地改变试验结果。6.4 偏心(仅方法B)单剪试验中，加载偏心是由试件两部分之间载荷作用线的偏移而产生的。这种偏移将产生一个力矩，力矩将使紧固件旋转(特别在间隙孔试验中)，从而使得沿试件厚度方向的接触应力分布不均匀。偏心对试验结果的影响主要取决于孔的间隙度、紧固件端头的尺寸、配合面积、试件和配合材料之间的摩擦系数、试件的厚度和刚度、匹配材料的厚度和刚度

29、以及支持夹具的构型。因此，从采用支持夹具的试验方法得到的结果也许不能精确地再现其他结构构型的行为。6.5 孔的制备由于充填孔的存在，由这种方法得到的结果对于在无缺口拉伸与压缩性能试验中所关心的参数相对不敏感。但是，因为充填孔控制强度，因此制孔的一致性且不损伤层压板对于有意义的结果很重要。孔制备时导致的损伤将影响强度结果，也降低计算强度。6.6 紧固件-孔间隙由于孔和紧固件直径之间的差别而产生的间隙将对结果产生影响。间隙推迟了挤压损伤的起始，因此能改变观察到的试件行为。紧固件安装时不适当的间隙会影响试验结果。沉头的平齐度(紧固件端头在沉头孔中的深度和突起)将影响强度结果，也可影响观测到的失效模式

30、。基于这些理由，必须精确地测量和记录孔和紧固件的直径。对于结构的紧固件孔，航宇紧固件-孔间隙通常的公差是+75/-0 mm+0.003/-0.000 in。6.7 紧固件拧紧力矩/预载荷紧固件安装的预载荷(夹持压力)将对结果产生影响。承受挤压载荷时，紧固件预载荷的变化使得层压板的破坏载荷和失效模式都呈现显著的不同。临界预载条件(即高或者低的夹持压力)的变化依赖于载荷类型、层压板铺层顺序和期望的失效模式。名义试验构型采用一个比较低的紧固件拧紧力矩，以便给出保守的挤压应力结果。对于产生挤压失效模式的试件，高夹持压力紧固件的试件的挤压强度几乎总是比较低夹持压力时的高。只有出现与11.5节相符合的合适

31、的失效模式时，才给出挤压强度结果。6.8 试件几何形状试件宽度-孔径比对结果产有影响；除非试验是为了研究该比值的影响或者是出现无效的(旁路)失效模式，否则，比值应当保持为6。孔径-厚度比也影响结果，优先采用的比值范围是1.53.0，除非试验是为了研究该比值的影响。沉头深度-厚度比也影响结果，优先采用的比值范围是0.00.7，除非试验是为了研究该比值的影响。试件未夹持部分的长度与试件宽度之比也影响结果；这个比值应当保持图示的值，除非试验是为了研究该比值的影响。 6.9 材料正交异性层压板的正交异性程度强烈地影响失效模式和测量的挤压强度。只有出现与11.5节相符合的合适的和有效的失效模式时，才给出

32、挤压强度结果。6.10 厚度效应厚的复合材料结构破坏时的强度并不一定等于具有同样层压板方向的薄结构的强度(即强度并不总是按比例缩放)，因此，采用这些方法得到的数据不能直接转换为等价的厚结构的性能。6.11 环境进行试验时的环境条件会影响结果。不同环境条件下试验的层压板在挤压强度和失效模式方面会有显著差别。经验已经表明，对挤压失效模式通常湿热环境最关键，但必须分别对每种材料体系、铺层顺序和所试验的力矩状态来评定它们的关键环境条件。6.12 载荷形式方法B的结果受施加到试件夹具/装配件上的载荷形式(拉伸与压缩)的影响。通常所显示的初始挤压应力/应变行为和损伤模式与载荷形式无关，因为其响应受孔附近状

33、态控制。但由于每种载荷形式下孔附近的几何状态不同，它们在拉伸和压缩载荷下的最大挤压应力和最终失效模式也会不同。例如，受拉试件会显示剪豁或撕脱失效模式，而受压连接就不出现这些模式。在压缩加载时，试件和支持板间的摩擦可能对载荷-位移响应有显著影响，因此损伤和破坏就不明显。6.13 其他试验方法E 238和D 953包含了对影响挤压试验的其他变量的更详细的讨论。7 设备7.1 千分尺采用公称直径为45 mm 0.160.20 in的千分尺，其球形面放在不规则表面一侧，例如层压板真空袋一侧表面，平的基准面放在机械加工平面或很光滑的模具一侧表面。仪器的精度应满足其最小读数在试件宽度和厚度尺寸的1%以内。

34、对于一般的试件几何尺寸，精度为2.5 m0.0001 in的仪器便能满足对试件厚度的测量；精度为25 m0.001 in的仪器便能满足对试件宽度的测量。7.2 加载紧固件或销钉紧固件(或销钉)类型应作为初始试验参数予以规定并记录。安装力矩(如果使用)也应作为初始试验参数予以规定并记录。对于具锁紧特性的紧固件，拧紧力矩值可以是测量值，也可以是一个特定的力矩值。如果使用垫圈，则应将垫圈类型、数量和位置作为初始试验参数予以规定并记录。因为对于给定的拧紧力矩，螺纹磨损可能引起厚度方向上的夹持有差别，不推荐重复使用紧固件。7.3 夹具7.3.1 方法A应当采用类似于图3和图4的双剪夹板方式，通过对紧固件

35、或销钉加载将载荷施加到试件上。对于有拧紧力矩的试验，夹板应允许有拧紧力矩的紧固件将横向压缩载荷施加到试件孔的四周。夹具应允许安装一个挤压应变指示计，以监控在从紧固件或销钉的中心线到试件端头的长度上相对于夹具的孔的变形量，如图10所示。 7.3.2 方法B应当采用匹配的单剪连接板(一般与试件一样)方式，通过对紧固件或销钉加载将载荷施加到试件上。匹配材料、厚度、端距、长度和孔的间隙应作为试验参数的一部分予以规定。载荷作用线应通过试件垫板进行调节，使其与试件和连接之间的界面一致且平行。如果匹配的连接板由于试验而发生永久变形，则在每次试验后应当按照需要进行更换。匹配的连接板和支持夹具(如果使用)将允许

36、安装挤压应变指示计，以测量相对于匹配连接板所需要的孔的变形量，如图10所示。(b)安装于单剪、单紧固件构型试件的边缘的挤压应变传感器 (a)表明传感器标距长度的侧视图 图10 传感器标距长度与位置7.4 支持夹具(仅方法B)如果施加压缩载荷 则应使用支持夹具来使试件不失稳。夹具为一种表面支持夹具，如图9所示。夹具由两个短夹板/长夹板组装件、两个支撑板和不锈钢垫片组成，使用不锈钢垫片是为了在支撑板和长夹板之间保持名义上为零(0.000.12 mm0.0000.005 in公差)的间隙。如果间隙不能满足其最小要求，则应在支撑板和短夹板之间的接触区域用不锈钢垫片填塞。如果间隙太大，则在支撑板和长夹板

37、之间加垫片，并用胶带将垫片固定在支撑板上，图11给出了垫片的要求。应该检查夹具与工程图纸的符合性，每一对短夹板/长夹板组合件应成套进行配钻，如图12和图13所示。支撑板的螺纹是可选的。单紧固件和多紧固件构型的标准试件为36 mm 340 mm(1.5 in 13.5 in)，以便对两种构型用相同的支持夹具进行试验。夹具两端通过液压夹紧，通过夹具的摩擦以剪切形式将载荷传递到试件上。夹具两个表面的缺口是为了安装热电偶、紧固件以及表面安装的引伸计，长夹板的宽度小于试件的宽度，其目的是在委托机构要求时可以在侧边安装引伸计。长夹板和短夹板沿试件夹持区域拐角处均有底部沟槽，使得试件不需要倒角，从而避免由于

38、圆角引起的损伤。夹具和试件工作段之间允许有小的间隙，以便把夹具段破坏的可能性和摩擦效应降低到最小。夹具不允许试件端部承受载荷。7.4.1 支持夹具零件图1421给出了用于支持夹具制造的零件图。图22和23示出了可选的带螺纹的夹持板，可以用来代替图20和21的夹持板和图9要求的螺母。满足本节要求的其他夹具也可使用。使用这套图纸时应注意下列几点：7.4.1.1 除非另有规定，否则机械加工表面光洁度为3.2125。 7.4.1.2 去掉所有毛边。7.4.1.3 夹持试件区域用高速氧燃料(HVOF)、电火花沉积(ESD)、或者其他等效的工艺进行热喷涂处理。7.4.1.4 室温试验可用低碳钢制造夹具。对

39、于非室温环境试验，推荐的夹具材料是不经热处理的铁素体不锈钢或者淀积硬化不锈钢(用于改进耐久性的热处理是可以接受的，但不要求)。注2经验表明夹具在使用过程中可能出现损伤，因此对夹具的尺寸和公差进行周期性的检查是很重要的。 7.5 试验机试验机应当符合规程 E 4，且满足以下要求：7.5.1 试验机构型试验机应具有一个固定的加载头和一个可移动的加载头。对于使用支持夹具的方法B应采用短的加载装置和刚性固支的液压夹头。7.5.2 传动机构试验机的传动机构应当能够使移动加载头相对于固定加载头具有一个可控制的速度。移动加载头的速度能够按照11.4节的规定可调。7.5.3 载荷指示器试验机的载荷传感装置应能

40、指示试件承受的总载荷。该装置在规定的试验速率下应无惯性滞后，且在所需载荷量程范围内给出的载荷精度应在显示值的1%以内。7.5.4 夹头试验机的每个夹头应当能够夹持试验组合件的一端，以使作用到试件的载荷方向与试件的纵轴一致。楔形夹头可以施加足够的侧向压力，以防止夹头表面和试件或支持夹具之间产生滑移。7.6 挤压应变指示器采用挤压应变指示计在试件相对应的两侧同时测量孔的纵向变形,以获得挤压应变数据，如图10所示(其平均值用于对面内连接旋转进行修正)。挤压应变指示器的传感计可以提供独立的信号然后再平均，或者提供平均的电信号。指示器由两个匹配的应变计引伸计或位移传感器组成，如LVDT或者DCDT。挤压

41、应变指示器与试件的连接不应引起试件表面损伤。传感器至少应该满足规程E 83中B-2类关于挤压应变/位移量程范围的要求，并且应当按照规程E 83在整个范围内进行标定。在规定的试验速率下，传感器应无惯性滞后。注3需要在试件相对的两个表面安装两个配套的引伸计，以便定量和修正面外连接旋转，这对于单剪加载构型是主要关心的变量。7.6.1 扭力扳手如果采用受力矩的紧固件，用于拧紧接头紧固件的扭力扳手应能够确定施加的力矩在给定值的10%以内。7.7 调节箱在非实验室环境下浸润材料时，要求使用温度/蒸汽水平可控的环境调节箱，并能将温度保持在所要求温度的35以内，湿度保持在所要求湿度的3%以内。调节箱的环境条件

42、应能定期连续自动或手动控制。7.8 环境试验箱对于不同于大气环境的实验室条件的试验环境，要求采用环境试验箱。环境箱能使试件的工作段在力学试验期间保持在要求的试验环境中。8 取样和试件8.1 取样对每种试验情况至少应进行5个试件的试验，除非利用较少的试件可以得到有效的结果，如设计试验的情况。为了得到具有统计意义的数据，应参考操作规程E 122中所述的方法，并报告取样方法。注4如果试件要经过环境调节达到平衡，且无法通过称量试件本身的重量来正确测量试件的重量变化(例如有加强片的试件)，这时，可采用具有相同名义厚度和适当尺寸的伴随件(无加强片)来确定需调节的试件何时达到平衡。8.2 几何形状8.2.1

43、 铺层顺序标准层压板应当具有多个纤维取向(至少有2个方向的纤维)，且具有对称均衡的铺层顺序。名义厚度应尽可能接近4 mm0.160 in，允许的范围为35 mm0.1250.200 in。含有缎纹组织的织物层压板应当具有对称的经纱表面，除非另有规定并应在报告中注明。注5通常应选择45/0/-45/90ns预浸带层压板或45i/0jms织物层压板，且在四个主要方向上，每个方向纤维的单层至少为5%。已经发现这种层压板设计最有可能呈现可接受的失效模式。8.2.2 构型8.2.2.1 方法A方法A试件的几何形状如图1和图2所示。8.2.2.2 方法B方法B中单钉连接试件的几何形状如图5和图6所示，双钉

44、连接试件的几何形状如图7和图8所示。注意图中所示的沉头是可选择的。对于双钉构型，每半个试件的长度应增加所需的长度，第二个孔与第一个孔成一直线，如图7和图8所示。如果双钉试件采用沉头紧固件，试件的每一侧均应布置一个沉头，如图所示。注意，如果单钉和双钉试件构型均采用支持夹具，则必须调整每半个试件和垫板的长度，如图58所示，以便在加载时与夹具相适应。注6当双钉试件采用沉头钉时，为了在2钉之间提供精确的50:50的载荷分配，沉头孔必须分别布置在试件相对的两个表面。这种构型可能会在第一个紧固件处(最靠近夹头)产生的净截面失效模式，而不是纯挤压失效模式。由于本试验方法的范围仅限于挤压响应，因此，应在报告中清楚地注明在第一个紧固件处发生净截面失效模式，并且声明挤压试验值是无效的。如果需要其他构型，例如为更真实代表实际结构连接，将沉头孔布置在试件的同一表面的构型，则应在试验报告中清楚地注明其差别。8.2.3 垫板材料对于无支持的单剪试验构型，推荐采用连续E玻璃纤维增强的聚合物基材料(机织或非机织)0/90ns层压板构型。垫板材料通常与载