ASTM 标准：D 2344/D 2344M–00
聚合物基复合材料及其层压板短梁剪切强度标准试验方法1 Standard Test Method for Short-Beam Strength红酒木瓜汤
of Polymer Matrix Composite Materials and Their Laminates
1 范围
1.1 本试验方法适用于测量高模量纤维增强的聚合物基复合材料的短梁剪切强度。短梁试件从一块曲板或平板上经机械加工而成，其厚度可达6mm[0.25in]，短梁承受3点弯曲载荷。
1.2 复合材料形式限定于连续或不连续纤维增强的聚合物基复合材料，其弹性性能关于梁的纵轴是均衡、对称的。
1.3 本标准并未打算提及，如果存在的话，与使用有关的所有安全性问题。在使用本标准之前，本标准的用户有责任建立合适的安全与健康的操作方法，以及确定规章制度的适用性。
1.4 以国际单位（SI）或英制单位（inch–pound）给出的数值可以单独作为标准。每一种单位制之间的数值并不严格等效，因此，每一种单位制都必须单独使用。由两种单位制组合的数据可能导致与本标准的不相符。
腰子怎么做2 参考文献
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2
Test Methods for Density and Specific Gravity (Relative Density) of Plastics by
Displacement
D 883 与塑料相关的术语2
Terminology Relating to Plastics
D 2584 弯曲增强树脂燃烧质量损失试验方法3
Test Method for Ignition Loss of Cured Reinforced Resins
D 2734 增强塑料空隙含量试验方法3
Test Method for Void Content of Reinforced Plastics
D 3171 复合材料组分含量测试方法4
Test Method for Constituent Content of Composite Materials
D 3878 复合材料术语4
Terminology of Composite Materials
1本试验方法由ASTM的复合材料委员会D30审定，并由单层和层压板试验方法专业委员会D30.04直接负责。当前版本于2000年3月10日批准，2000年6月出版。最初出版为：D 2344–65T。上一版本为：D 2344–84(1995)。
2Annual Book of ASTM Standards, Vol 08.01.
3Annual Book of ASTM Standards, Vol 08.02.
D 5229/D 5229M 聚合物基复合材料吸湿性能及平衡状态调节试验方法4
Test Method for Moisture Absorption Properties and Equilibrium Conditioning of
Polymer Matrix Composite Materials
D 5687/D 5687M 试件制备时按照工艺指南进行平复合材料板的制备指南4
Guide for Preparation of Flat Composite Panels With Processing Guidelines for
Specimen Preparation
E 4 试验机载荷标定方法5
Practices for Force Verification of Testing Machines
E 6 与力学试验方法相关的术语5
Terminology Relating to Methods of Mechanical Testing
E 18 金属材料洛氏硬度和洛氏表面硬度试验方法5
Test Methods for Rockwell Hardness and Rockwell Superficial Hardness of
Metallic Materials
E 122 选择样本尺寸用以估计批次或工艺质量测量方法6
Practice for Choice of Sample Size to Estimate a Measure of Quality for a Lot or
Process
E 177 ASTM试验方法中精度和偏差的使用方法6
Practice for U of the Terms Precision and Bias in ASTM Test Methods
E 456 与质量和统计相关的术语6
Terminology Relating to Quality and Statistics
E 1309 数据库中纤维增强聚合物基复合材料的标识指南4
Guide for the Identification of Fiber-Reinforced Polymer Matrix Composite
Materials in Databas
E 1434 数据库中纤维增强聚合物基复合材料的力学性能试验数据记录指南4
Guide for Recording Mechanical Test Data of Fiber-Reinforced Composite
Materials in Databas
E 1471 计算机材料性能数据库中纤维、填料及蜂窝芯材料的标识指南4
Guide for the Identification of Fibers, Fillers, and Core Materials in Computerized
Material Property Databas
3 术语
3.1 定义——术语D 3878定义了与高模量纤维及其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和操作规程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。
注释——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[Θ]，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。
3.2 本标准专用术语定义：
3.2.1 均衡层压板——连续纤维增强的层压板，其中，对于以层压板参考轴测量的每一个+θ层，均有一个相同材料的-θ层与其平衡（例如，[0/+45/-45/+45/-45/0]）。
3.2.2 短梁剪切强度——用式(1)计算11.6节规定的破坏发生时试件中面的剪切应力。
5Annual Book of ASTM Standards, Vol 03.01.
3.2.2.1 讨论——本试验方法中，尽管剪切是主要的载荷形式，但是，内部应力很复杂，并可能出现不同的破坏模式。对于短梁结构的应力状态，Breg等[1]7、Whitney[2]和Sullivan等[3]的基于经典梁理论的弹性解被证明是不合适的。这些解表明，用式(1)预计的概率剪切应力分布仅发生（并不准确）于加载头与支撑点之间的平面中间处。远离这些平面时，应力分布出现弯曲，其最大应力发生于加载头和支撑点处。特别明显的是加载头处的局部应力状态，即由横向和面内剪切应力组合的严重的剪切应力集中，表明出现初始破坏。但是，对于韧性较好的基体，塑性屈服可以缓解加载头处的应力状态[1]，并允许发生其他模式的破坏，如底表面的纤维拉伸[2]。因此，除非明显观察到中面的层间破坏，否则，本方法测量的短梁剪切强度并不代表剪切性能，式(1)也不能得到正确的剪切强度值。
3.2.1 对称层压板——一种连续纤维增强的层压板，对于中面以上的每一个单层，都有一个位于中面以下的相同的单层与之匹配（按照位置、方向和力学性能）颜艳红
3.3 符号
b——试件宽度；
CV——样本的离散系数(以百分数表示)；
F sbs——短梁强度；
h——试件厚度；
n——试件数量；
P m——试验中观察到的最大载荷；
x i——样本母体中每个独立试件的测量或导出的性能值；
x——样本平均值。
车辆检查4 试验方法概述
4.1 短梁试件（图1~图4）承受中心加载，如图5和图6所示。试件两端置于两个支座上，以便于横向观察，通过位于试件中点的加载头直接施加载荷。
5 意义与用途
5.1 大多数情况下，因为试件内部应力的复杂性和破坏模式的多样性，因此，将短梁剪切强度作为一种材料性能通常是不可能的。然而，破坏主要由树脂和层间特性控制，对于一个给定的试件几何尺寸、材料体系和铺层顺序，试验结果有很好的重复性[4]。
5.2 本试验方法测量的短梁剪切强度可以用于质量控制和工艺鉴定的目的。如果破坏模式完全相同，也可以用于复合材料的比较试验[5]。
5.3 本试验方法并不仅限定于第8节给定的试件范围，但是，加载的跨距与试件厚度之比限定为4.0，试件的最小厚度限定为2.0mm[0.08in]。
6 影响因素
6.1 为了对试验数据进行合理的解释，特别是对初始损伤模式的检测，必须准确地记录所观察到的破坏模式。
7 设备
7.1 试验机——经过正确的标定，能以一个恒定的横梁移动速度操作，加载系统的误差不超过±1%。在使用的横梁速率下，载荷指示机构无惯性滞后，惯性滞后不能超过测量载荷的1%。试验机精度应采用与E4相一致的方法进行校验。
7.2 加载头和支座——如图5和图6所示，分别采用直径为6.00mm(0.250in)和3.00mm(0.125in)的圆柱体，硬度满足试验方法E 18的要求，即60-62HRC；表面必须精细打磨，不能有凹痕和毛刺，并去除所有锐边。
7.1 千分尺——用一个4–5mm[0.16–0.20in]公称直径的千分尺测量试件的宽度和厚度，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，平的基准面放在机加平面或很光滑的模具一侧表面。用千分尺或带有平基准面的卡尺测量试件的长度。仪器的精度应是其最小读数在试件几何尺寸的1%以内。对于典型截面的几何尺寸，精度为±0.002mm[±0.0001in.]的仪器能满足对试件厚度和宽度的测量要求；精度为±0.1mm[±0.004in.]的仪器适合于试件宽度的测量。
7.4 调节箱——在非试验室环境下调节材料时，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±3︒C[±5︒F]以内，湿度保持在所要求湿度的±3%以内。调节箱的环境条件在正常范围内应以自动连续或规则间隔的手动方式进行控制。
7.5 环境箱——对于不同于大气环境的试验室条件的试验环境，要求采用环境试验箱。环境箱能使试件在力学试验期间保持在要求的试验环境下。
8 取样和试件
小学成绩
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中所述步骤，并给出取样方法。
8.2 几何形状
8.2.1 层压板结构形式——多向和纯单向层压板都可以进行试验，只要梁的跨度方向的纤维含量至少为10%（最好通过厚度均匀分布），并且层压板相对于梁的跨度方向是对称均衡的。
8.2.2 试件结构形式——平试件和弯曲试件的典型结构形式如图1~图4所示。对于厚度与图中给定值不同的试件，推荐的几何尺寸如下：
试件长度=厚度⨯6
试件宽度，b=厚度⨯2.0
注2：Lewis and Adams[6]的分析显示，宽度-厚度比大于2.0时，将导致宽度方向剪切应力的明显变化。
手机总是自动关机8.2.2.1 对于曲梁试件，推荐的弧度不能超高30︒，同时，试件的长度定义为最小弦长。
8.3 试件制备——指南D 5687/D5687M推荐了试件的制备方法，并且应遵循下列的操作方法。
真是了不起8.3.1 层压板制造——层压板可以是手工铺设、长丝缠绕或者丝束铺放，可以采用任何适合于层压板的模压方法成形，如加压、真空袋、热压罐或树脂传递模塑（RTM）。
8.3.2 机械加工方法——试件的制备非常重要。从圆环或平板上切割试件时应特别小心，以避免由于不合适的加工方法而引起的切口、划痕、粗糙或不平的表面、或者分层。并通过水润滑的精确切割、碾磨或磨削，得到试件最终尺寸。对于多数材料体系，使用金刚砂工具非常有效。试件边缘应在特定的公差范围内平坦且平行。
8.3.3 标识——为了便于区分试件，且能追溯到原材料，应对试件作标识，试件的标识应既不受试验的影响，又不影响试验。
参考尺寸40 39.0~41.0 5.7~6.3 11.9~12.1
参考尺寸1.5 1.49~1.51 0.497~0.503 0.24~0.25
注：
(1) 绘图说明：ANSI Y14.5-1982，ANSI/ASM B46.1-1986；
(2) 铺层方向相对于-B-的公差为±0.5︒。
图1 平试件结构形式（SI 制） 图2 平试件结构形式（英制）
cba规则参考尺寸 32.76
参考尺寸12
B 和
C 之间 每个单元
每个单元
最大6.00 截面A-A R70.00 28.4︒ 11.9~12.1
注：
(1) 绘图说明：ANSI Y14.5-1982，ANSI/ASM B46.1-1986；
(2) 铺层方向相对于-B-的公差为±0.5︒。
图3 弯曲试件结构形式（SI 制）
