1 主題內容與適用范圍 本標準規(guī)定了夾層結構彎曲性能的測定方法。 本標準適用測定夾層結構承受彎曲時面板的應力和芯子的剪切應力。 本標準適用于測定夾層結構的彎曲剛度和剪切剛度。 本標準適用了測定夾層結構面板的彈性模量和芯子的剪切彈性模量。 本標準也適用于測定面板與芯子之間的膠接強度。 注:夾層結構由面板(蒙皮)與輕質芯材組成,芯材形式通常有蜂窩、波紋和泡沫。面板與芯材  的材料為金屬或非金屬。 2 引用標準 GB 1446 纖維增強塑料性能試驗方法總則 GB 1455 夾層結構或芯子剪切性能試驗方法 3 試樣 3.1 試樣上下面板的厚度和材料相同,其橫截面為矩形。 3.2 試樣厚度h與夾層結構制品厚度相同;當夾層結構制品厚度未定時,為測定芯子的剪切性  能,芯子厚度hc取15,面板厚度tf取0.3～1.0mm。 3.3 試樣寬度b應小于跨距的二分之一。 3.3.1 對于硬質泡沫塑料、輕木等連續(xù)芯子,試樣寬度為60mm。 3.3.2 對于蜂窩、波紋等格子型芯子,試樣寬度為60mm或至少包含4個完整格子。 3.4 試樣長度為跨距l(xiāng)加40mm或加二分之一厚度,選其中數(shù)值大者,跨距根據試驗目的而定。 3.4.1 測定芯子剪切強度時,三點彎曲(見圖1)的跨距應滿足式(1): l≤2〔σf〕/τcb×tf……………(1) 式中:l—跨距,mm; 〔σf〕—面板的拉、壓許用應力,MPa; τcb—芯子的剪切強度,MPa; tf—面板厚度,mm。 3.4.2 測定面板強度時,三點彎曲的跨距應滿足式(2): l≥2σfb/〔τc〕×tf…………(2) 式中:tf、l—同式(1); σfb—面板強度,MPa; 〔τc〕—芯子的剪切許用應力,MPa。 3.4.3 測定夾層結構彎曲剛度、剪切剛度時,采用三點外伸梁彎曲(見圖2),其跨距一般取式(  1)中的等式值外伸臂長度a為跨距的三分之一或二分之一。 3.4.4 對于纖維增強塑料等復合材料夾層結構,跨距、外伸臂長度等參見附錄B。 3.5 對于正交各向異性的夾層結構,試樣分縱向和橫向兩種。 3.6 試樣數(shù)量按GB 1446第2章規(guī)定。 4 試驗條件 4.1 試驗環(huán)境條件按GB 1446第3章規(guī)定。 4.2 試驗設備按GB 1446第5章規(guī)定。 4.3 加載壓頭及支座見圖1。加載壓頭墊塊平面部分寬度應滿足10≤B≤30mm。支座處加一塊  可以自由轉動的墊塊,平面部分的寬度應滿足10≤B’≤20mm。 4.4 加載壓頭與試樣之間應墊上一塊硬質橡膠墊片,其寬度略大于壓頭寬度,厚度為3～5mm。 4.5 加載速度隨著試樣跨距、厚度及材料性能而改變。一般情況下,測強度時為2～5mm/min,  測剛度時為0.5～2mm/min。 5 試驗步驟 5.1 試樣制備按GB 1446第1章規(guī)定。 5.2 試樣外觀檢查按GB 1446第2章規(guī)定。 5.3 試樣狀態(tài)調節(jié)按GB 1446第3章規(guī)定。 5.4 將合格試樣編號。測量試樣跨距內任意三處的寬度和厚度,取算術平均值。面板厚度取  名義厚度或同一批試樣的平均厚度。測量精度按GB 1446第4章規(guī)定,對于格子型芯子的夾層  結構試樣,記錄橫截面上格子壁的數(shù)目。 5.5 按選定跨距調整支座,跨中安裝位移傳感器,見圖1。測剛度時,按三點外伸梁彎曲方法安  裝三只位移傳感器,見圖2。 5.6 測定強度時,把試樣安放在彎曲試驗的支座上,加上加載壓頭,并在壓頭與試樣之間墊上  一塊硬質橡膠墊片,調整試驗機載荷零點。按選定的加載速度,均勻連續(xù)加載直至試樣破壞,  讀取破壞載荷,觀察并記錄破壞形式。 5.7 測定剛度時,施加預加載荷(破壞載荷的15%～20%),消除試樣與支座間的空隙,卸至初載(  破壞載荷的5%),調整儀表零點,然后以破壞載荷的5%為級差,按規(guī)定的加載速度,分級加載至  破壞載荷的30%～50%,記錄各級載荷和相應繞度值。若需整個載荷—撓度資料,則應測到破壞  為止。如有自動記錄儀表,可以連續(xù)加載。 注:①若出現(xiàn)載荷示值下降或停頓現(xiàn)象,則以此時的載荷示值作為破壞載荷。 ②芯子的剪切強度和剪切模量按GB 1455測定為宜。 6 計算 6.1 繪制載荷—撓度曲線。 6.2 芯子的剪切應力按式(3)計算: τc=P.K/2b(h-tf)………………(3) 式中:τc—芯子剪切應力,MPa; P—跨中載荷,N; b—試樣寬度,mm; tf—同式(1); h—試樣厚度,mm; K—無量鋼數(shù)。 如果K取1,則上式不計及面板承受的剪力,當計及面板承前時,K按式(3a)計算為: K=1-e[-A]………………(3a) A=l/4tf 6Gc(h-tf)/Ef.tf…………(3b) 式中:e—自然對數(shù)的底; A—無量鋼數(shù); l,tf—同式(1); h—同式(3); Ef—面板彈性模量,MPa; Gc—芯子剪切數(shù)量,MPa。 當P為破壞載荷,破壞發(fā)生在芯子時,則式(3)計算的結果為芯子剪切強度。 當P為破壞載荷,面板與芯子脫膠時,則式(3)計算的結果為膠接剪切強度。 當P為比例極限載荷時,則式(3)計算的結果為芯子剪切比例極限。 6.3 面板應力按式(4)計算: σf=P.l/4b.tf(h-tf)…………………(4) 式中:σf—面板中的拉、壓應力,MPa; l、tf—同式(1); P、b、h—同式(3)。 當P為破壞載荷,并且發(fā)生面板拉斷或壓縮皺折等破壞現(xiàn)象時,則式(4)計算的結果為夾層結構  彎曲時的面板強度。 6.4 夾層結構彎曲剛度按式(5)計算: D=l2.a.ΔP/16f1………………………(5) 式中:D—變層結構的彎曲剛度,N.mm2; l—同式(1); a—外伸臂長度,mm; ΔP—載荷—撓度曲線上直線段的載荷增量值,N; fl—對應ΔP的外伸點的撓度增量值(取左右兩點的平均值),mm。 6.5 面板的彈性模量按式(6)計算: Ef=D/J…………………………(6) 式中:Ef—面板彈性模量,MPa; D—同式(5); J—夾層結構慣性矩,mm4。 J=(h3-h[3c])×b/12(1-μ2)………………(6a) 或  J=b.tf(h-tf)2/2……………………………(6b) 式中:tf—同式(1); b、h—同式(3); hc—試樣芯子厚度,mm; μ—面板的泊松比。 注:式(6a)中已略去芯子的彎曲剛度:式(6b)中已略去芯子和面板本身的彎曲剛度。 6.6 夾層結構的剪切剛度按式(7)計算: U=l.ΔP/4(f-l/3a×f1)………………(7) 式中:U—夾層結構的剪切剛度,N; l—同式(1); a—外伸臂長度,mm; ΔP—同式(5); f—對應ΔP試樣跨中的撓度增量值,mm; f1—同式(5)。 6.7 芯子的剪切彈性模量按式(8)計算: Gc=U/b(h-tf)…………………(8) 式中:Gc—芯子剪切彈性模量,MPa; b、tf—同式(1); h—同式(3); U—同式(7)。 6.8 蜂窩芯子的蜂壁剪切性能計算參見附錄A。 7 試驗結果 按GB 1446第6章規(guī)定。 8 試驗報告 按GB 1446第7章。  附錄A 蜂窩芯子的蜂壁剪切性能計算 (補充件) A1 蜂壁剪切應力按式(A1)計算: τs=P/2.n.ts(h-tf)…………………(A1) 式中:τs—蜂壁剪切應力,MPa; P—跨中的載荷,N; n—試樣橫截面上的單層蜂壁數(shù); h—試樣厚度,mm; tf—面板厚度,mm; ts—單層蜂壁厚度,mm。 當P為破壞載荷時,按式(A1)計算的結果為蜂壁剪切強度。 A2 蜂壁剪切彈性模量按式(A2)計算: Gs=U/n.ts(h-tf)………………………(A2) 式中:Gs—蜂壁剪切彈性模量,MPa; U—剪切剛度,N; n—同式(A1); ts、h、tf—同式(A1)。 A3 對于其他格子型芯子壁的剪切性能,可以按式(A1)、(A2)原理計算。 附錄B 跨距參考表 (參考件) 對于纖維增強塑料等復合材料夾層結構,測芯子剪切強度的短梁跨距,三點外伸梁的跨距和外  伸臂長度,測面板強度的三點彎曲跨距的參考數(shù)值列于下表。 跨距參考表 mm ----------------------------------------- 試樣厚度 h 6～10 10～20 20～40 短梁測芯子剪切強度 l 100 160 200 三點外伸梁彎曲測剛度 l 120 160 200 a 60 80 100 三點彎曲測面板強度 l ≥300 ≥400 ≥500 ----------------------------------------- 注:面板厚度小于1mm。 附加說明: 本標準由全國纖維增強塑料標準化技術委員會提出并歸口。 本標準由國家建材局上海玻璃鋼研究所、航空工業(yè)部北京航空材料研究所共同起草。 本標準主要起草人周祝林、王彬如、楊云娣、顏鐵〓。