ASTM D3410/D3410M-16标准试验方法 通过剪切加载测定具有无支撑标距段的聚合物基复合材料压缩性能

ASTM D3410/D3410M-16标准试验方法 通过剪切加载测定具有无支撑标距段的聚合物基复合材料压缩性能

10 状态调节

10.1 标准状态调节程序
除非试验规范另有规定，应按试验方法 D5229/D5229M 的程序 C 进行状态调节；在标准实验室大气环境下（温度 23 ∘23 ∘C ± 3 ∘± 3 ∘C [73 ∘73 ∘F ± 5 ∘± 5 ∘F]，相对湿度 50 % ± 10 %50 % ± 10 %）储存和试验。

11 步骤

11.1 试验前需规定的参数：

11.1.1 压缩试样取样方法、试样类型和几何形状，以及如果需要，状态调节伴随件。
11.1.2 所需的压缩性能和数据报告格式。
注 8： 试验前应确定具体的材料特性、精度和数据报告要求，以便正确选择仪器和数据记录设备。估算操作应力和应变水平，以帮助选择传感器、校准设备和确定设备设置。
11.1.3 环境状态调节试验参数。
11.1.4 如果进行，用于测定密度和增强体体积的取样方法、试样几何形状和试验参数。

11.2 通用说明：

11.2.1 报告任何有意或无意的偏离本试验方法的情况。
11.2.2 如果要报告比重、密度、增强体体积或孔隙体积，则这些样品应从与测试样品相同的板材上获取。比重和密度可通过试验方法 D792 评估。组分的体积百分比可通过试验方法 D3171 的基体消化程序之一评估，或对于某些增强材料（如玻璃和陶瓷），可通过试验方法 D2584 的基体烧失技术评估。孔隙含量可根据试验方法 D2734 的公式评估，并且适用于试验方法 D2584 和 D3171。
11.2.3 根据需要，在贴应变片之前或之后对试样进行状态调节。如果使用，则对状态调节伴随件进行调节。
注 9： 状态调节前贴片可能会局部阻碍应变片下的水分吸收，和/或状态调节环境可能会使应变片粘合剂降解。另一方面，状态调节后贴片可能因其他原无法实现，或者贴片操作本身可能导致状态调节平衡的丧失。何时贴片取决于具体应用情况并应予以报告。
11.2.4 在完成Zui终试样机加工和任何状态调节之后，但在压缩试验之前，在标距段三个位置测定试样面积 A=w×hA=w×h，并将面积报告为这三个测定值的平均值，精度符合 7.1 要求。以 mm² (in.²) 为单位记录平均面积。
11.2.5 如图 1-4 所示，将应变片（或引伸计）贴附（或安装）在试样的两个表面上（见 7.4）。

11.3 加载速率—— 在标距段保持恒定的应变速率。如果试验机上没有应变控制功能，可以通过反复监测和调整施力速率来近似实现，以维持近乎恒定的应变速率（通过应变传感器响应与时间的关系测量）。选择的应变速率应使试样在开始施力后 1 到 10 分钟内发生破坏。如果无法合理估计材料的极限应变，则使用标准横梁位移速度进行初步试验，直到了解材料的极限应变和系统柔量，可以调整应变速率。建议的标准速率如下：
11.3.1 应变控制试验—— 标准应变速率 0.01 min⁻¹。
11.3.2 恒横梁速度试验—— 标准横梁位移速度 1.5 mm/min [0.05 in./min]。
注 10： 使用楔形夹头可能导致系统柔量极大，尤其是在使用柔性夹片材料时。在某些此类情况下，观察到实际应变速率比根据横梁速度估算的低 10 到 50 倍。

11.4 试验环境—— 将试样状态调节到所需的水分分布，如果可能，在相同的条件流体暴露水平下进行试验。诸如潮湿试样的高温试验等情况，对普通试验机环境箱的能力提出了不切实际的要求。在此类情况下，可能需要在没有流体暴露控制的情况下进行高温试验，并且在力学试验过程中可能发生水分损失。减少在试验箱中的暴露时间可以Zui小化这种损失，但应注意确保试样温度达到平衡。可以通过在非受控箱内悬挂湿的粗织物并从箱外通过滴瓶保持其湿润，来增加箱内相对湿度，从而减少水分损失。可以预热夹具，快速升高温度，并在试验前Zui小化在温度下的保持时间。环境状态调节的伴随件可用于测量暴露于试验环境期间的水分损失。在试验前称量一个伴随件的重量，并在放入试样的将其放入试验箱中。试样断裂后立即取出伴随件并重新称重，以确定水分损失。记录对试验环境的任何修改。
11.4.1 如果试验区域环境与状态调节环境不同，则将试样储存在状态调节环境中直至试验时间。
11.4.2 通过在距试样标距段 25 mm [1.0 in.] 范围内放置一个合适的热电偶来监测试验温度。将试样以及（如果用于热应变补偿或水分损失评估的）伴随件的温度维持在要求条件的 ±3 °C [±5 °F] 以内。将热电偶用胶带固定在试样（和伴随件）上是一种有效的测量方法。

11.5 夹具安装：
注 11： 以下程序适用于立式试验机。
11.5.1 确保夹具楔块、导杆和轴承的滑动表面平整（楔块）、抛光、润滑且无刻痕和腐蚀。
11.5.2 检查压板的平行度以及楔块外壳配合面的状况。如有需要，进行校正。
11.5.3 将下楔块外壳放在下压板上。将上楔块外壳连接到上横梁或将其装入上楔块外壳固定夹具中，并使其在下楔块外壳上方对中。负荷传感器可以根据需要连接到任一横梁，但整个组件必须位于施力作用线上对中。
11.5.4 移动横梁以缩小两个外壳块之间的距离，将轴承导杆导入配对外壳块的匹配轴承中。下外壳块可以配备足够长的导杆，以便在楔块/试样组件装入和卸出外壳块时，导杆能始终保持在轴承中。

11.6 试样安装/插入：

11.6.1 如有必要，移动试验机横梁以增大两个外壳块之间的距离，以便可以接触到上下楔形夹头组件。
11.6.2 如果要在夹具外壳块外部进行试样对中（见 7.2.2），则执行此程序。将组装好的夹头/试样组件放入下外壳块中，并按照 11.6.6 所述缩小外壳块之间的距离。
注 12： 插入外壳块后，楔形夹头的末端应彼此齐平，以避免引入弯矩，导致试样在夹持端过早破坏。使用无夹片试样时，在试样表面和夹头钳口之间（磨料面朝向试样）夹一条折叠的中等粒度砂布，可以在不因钳口锯齿损伤试样表面的情况下提供防滑夹持。使用带夹片试样时，插入试样应使夹头钳口夹持夹片的整个长度。
11.6.3 如果要在夹具外壳块内用楔形夹头对中试样，则升高下外壳组件内的下钳口，使夹持面打开以便插入试样。将试样放在夹头之间，使得闭合时整个夹持长度都能与夹持面接触。左右对中试样（见 7.2.2），降下夹头，轻轻夹住试样。根据需要布置任何预先连接的传感器引线。
11.6.4 如有必要，松开上楔形夹头，使其处于完全打开位置。移动横梁，缩小外壳块之间的距离，并将试样的上端导入上楔形夹头之间的开口处。停止机头并将试验机上的力清零。
11.6.5 手动闭合上夹头以检查试样垂直位移。与下夹头一样，当上夹头闭合到试样上时，整个夹持长度应与楔形夹头表面接触。如有必要，调整机头位置并重复 11.6.5。
11.6.6 保持夹头闭合在试样上，通过移动横梁缓慢缩小外壳块之间的距离，观察力指示器。当试样开始承受压缩力时停止横梁。施加少量初始压缩力立即卸除，可能有助于在试验前固定夹具夹头。此预载荷应保持在Zui低限度，在任何情况下都不应超过材料极限力的 5%，并且该技术的使用应记录在试验结果中。

11.7 传感器安装—— 如果要使用应变片以外的应变传感器，将其附着在试样跨中、宽度中心的位置。将应变记录仪器连接到试样上的应变片或其他传感器。移除任何剩余的预载荷并将传感器清零。

11.8 加载—— 以规定速率向夹具施加力直至破坏，记录数据。

11.9 数据记录—— 连续或以频繁的固定间隔记录力与应变（或位移）的关系。如果注意到过渡区或初始铺层破坏，记录这些点的力、应变和损伤模式。如果试样要破坏至失效，记录Zui大力、破坏力以及破坏时刻或尽可能接近破坏时刻的应变（或传感器位移）。
注 13： 其他有助于理解试验异常以及夹持或试样滑移问题的有价值数据包括力与横梁位移关系数据以及力与时间关系数据。
11.9.1 试样相对两面的应力-应变或力-应变斜率存在差异表明试样中存在弯曲。对于弹性性能试验结果要被视为有效，试样的弯曲百分比应小于 10%，按公式 2 计算。弯曲百分比在用于弦线模量计算的应变范围的中点确定（表 4）。强度和破坏应变数据要被视为有效，在破坏应变处也应满足相同要求。所有五个需要背对背应变测量的试样都应满足此要求。如果可能，应记录弯曲百分比与平均应变的关系图，以帮助确定破坏模式。

By=弯曲百分比=ϵ1−ϵ2ϵ1+ϵ2×100By=弯曲百分比=ϵ1+ϵ2ϵ1−ϵ2×100

11.10.1 可接受的破坏模式—— 破坏识别代码的第一个字符描述了破坏模式。图 9 的“第一个字符”表中的所有破坏模式都是可接受的，除了端部压碎或欧拉屈曲。欧拉屈曲破坏模式无法通过试验期间或之后对试样的视觉检查来确定，必须通过检查应力-应变或力-应变曲线（当使用背对背应变指示装置时）来确定（见 7.4）。
11.10.2 可接受的破坏区域—— Zui理想的破坏区域是标距段的中部，因为该区域的夹持/夹片影响Zui小。由于本试验方法中试样的标距较短，破坏位置很可能靠近标距段的夹持/夹片终止区域。不如标距段中部理想，但这是一个可接受的破坏区域。如果样本群体中有相当一部分（>50%）的破坏发生在夹持或夹片界面处，应重新检查向试样引入力的方法。应考虑的因素包括夹片对中、夹片材料、夹片粘合剂、夹头类型、夹持压力和夹头对中。任何发生在试样夹持/夹片部分内部的破坏都是不可接受的。

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