HB 7718.1-2002 碳纤维复合材料层合板湿热环境下层间断裂韧性试验方法 第1部分：Ⅰ型层间断裂韧性试验方法
复合材料层合板修理结构湿热环境的弯曲性能
第38卷第2期2020年4月Vol.38No.2April2020中国民航大学学报JOURNAL OF CIVIL AVIATION UNIVERSITY OF CHINA复合材料层合板修理结构湿热环境的弯曲性能苏景新，赵文昊，陈栋，路鹏程(中国民航大学天津市民用航空器适航与维修重点实验室，天津300300)摘要：为研究民用航空器结构用复合材料修理结构在应对环境变化时，弯曲性能的演变规律及机理，利用电子万能材料试验机、扫描电镜、激光共聚焦显微镜等设备系统，研究了经不同胶接挖补维修方案修理前后的纤维增强苯并噁嗪复合材料层板结构在干态/吸湿环境条件下的弯曲性能演变及失效机理「，结果表明：本体修理材料/热压罐固化方式、本体修理材料/热补仪固化方式、非本体修理材料/热压罐固化方式、非本体修理材料/热补仪固化方式工艺修理试板的弯曲强度在室温下可恢复至完好试样的99%、95%、97%、87%；相同修理工艺条件下，经过湿热处理后试样的弯曲性能恢复率分别降至65%、56%、60%、34%「,弯曲断口分析，完好试样的失效形式为纤维受拉断裂，修理试样的失效形式为纤维受拉断裂及脱粘拔出「，采用本体修理材料/热压罐固化方式修理试样的纤维/树脂界面结合最佳。
关键词：苯并噁嗪复合材料；层合板修理结构；湿热老化；弯曲性能测试；断口分析中图分类号：TB332；V258文献标志码：A文章编号：1674-5590(2020)02-0060-05Flexural properties of repaired composite laminate structure underhygrothermal conditionsSU Jingxin,ZHAO Wenhoo,CHEN Do九g,LU Pengcheng(Civil Aircraft Airworthiness and MainlenanceKey Lab oj Tianjin,CUAC,Tianjin300300,China)Abstract：In order to research the evolves regularities and mechanism of bending properties of composite repaired structures fbr civil aircraft structures when dealing with environmental changes,the bending behavior and failure mechanism of benzoxazine composite laminates under dry/hygroscopic conditions are systematically researched by means of electronic universal material testing machine,scanning electron microscope and laser confocal microscope.Results show that the bending strength of the bulk material/autoclave,bulk material/thermal compensation instrument,non-bulk material/autoclave,non-bulk material/thermal compensation instrument repair test plate can be restored to99%,95%,97%,87%of the intact sample at room temperature.After heatmoisture treatment,the flexural properties restoration ratesare respectively reduced to65%,56%,60%,34%.Bending fracture analysis shows that the failure mode of the intact specimen is tensile fracture of the fiber,and the failure mode of the repaired specimen is tensile fracture and debonding pull-out of the fiber.In summary,the fiber/resin interface bonding of the repaired specimen has the best performance by usingthe bulk repair material/ hot-pressing pot curing method.Key words：benzoxazine carbon fiber resin matrix composites;scarf patch repaired;hygrothermal aging;bending test;fracture analysis碳纤维增强树脂基体复合材料具有高比强度、高比刚度、可剪裁设计、结构可整体成型等特点l1-3J o随着复合材料技术应用口渐成熟，采用高效便捷的维修工艺恢复航空器结构完整性对提高航空器利用效率和安全性具有十分•要的意义叽针对复合材料维修结构与吸湿行为，相关学者展开了一系列研究:王跃等冋探讨了修补样的裂纹尖端J 积分的计算,并对裂纹拓展路径进行研究；Soutls等旳发现最优搭接长度可使损伤结构的压缩强度恢复到无损时的80%;Bendemr等卩」发现，当胶接前维修表面收稿日期：2019-04-23；修回日期：2019-05-27基金项目：屮央高校基本科研业务费专项(3122010L001)作者简介：苏景新(1970—),男，内蒙占赤峰人,副教授，博士，研究方向为电化学腐蚀.第38卷第2期苏景新，赵文吴，陈栋，等:复合材料层合板修理结构湿热环境的弯曲性能-61-湿度达到1.3%时,维修样的总体强度急剧下降20%,且随着湿度的增加,强度降低速率会明显加剧。
浅谈碳纤维复合材料的无损检测
浅谈碳纤维复合材料的无损检测摘要：碳纤维复合材料在建筑、交通运输、宇航工业等方面得到广泛的应用。
为保证复合材料的安全应用，复合材料的检测研究受到人们的广泛重视。
本文主要探讨碳纤维复合材料的无损检测技术。
关键词：碳纤维复合材料；无损检测1 碳纤维复合材料无损检测现状1.1 红外热波检测方法红外热波无损检测的基本原理是对检测材料进行主动加热，利用被检测材料内部热学性质差异以及热传导的不连续性使物体表面温度产生差异，进而在物体表面的局部区域形成温度梯度。
温度不同时红外辐射能力也随着发生变化，借助红外热像仪对被测试件进行探测，根据红外热像仪探测的辐射分布来推断被测试件的内部缺陷。
李艳红等[1]用红外热波无损检测技术对碳纤维层压板的圆形缺陷进行了检测研究。
试验结果显示，该技术能以直观易懂的图像形式展现出被检材料内部的缺陷情况。
原始图像和一阶微分图像能较清楚地显现出轮廓及温度变化过程，还可以做缺陷尺寸标定及深度测量。
但由于热图对材料非均匀性的敏感，也可能会对某些试件缺陷造成误判。
通过利用红外热波检测方法对碳纤维层压板冲击损伤研究。
结果表明，红外波检测方法可以清晰地表征碳纤维层压板的纤维走向，还可以确定冲击损伤在试件内部随深度的变化过程。
李晓霞等[2]对低速冲压后的碳纤维复合材料进行了红外热波检测分析，研究了损伤面积和冲击能量之间的关系。
结果表明，红外热波不仅对冲击损伤的大小具有检测能力，还可以对损伤材料内部冲击点处的扩展损伤模式进行有效的检测。
霍雁等[3]利用脉冲红外热成像技术，对碳纤维复合材料试样内部的模拟脱粘缺陷深度进行测量研究。
利用该方法测量脱粘缺陷深度的精度由单点法标定测量结果，实现了在被检测材料热属性参数未知的情况下能较准确地测量脱粘缺陷深度。
金国锋等[4]为了实现对复合材料内部界面贴合性缺陷的快速检测和识别，采用超声红外热波方法进行检测研究。
结果表明，超声热波方法适于复合材料裂纹、分层、冲击损伤等界面贴合型缺陷的快速检测和识别，而对脱粘等非界面贴合型缺陷检测无效果。
湿热对玻璃纤维复合材料层合板性能的影响
湿热对玻璃纤维复合材料层合板性能的影响屈腾腾;张晓洁;童俊梅;胡锐【摘要】Glass fiber composite material is composed of glass fiber and resin,with high mechanical properties,low density,low cost characteristics.However,in the use and maintenance of aircraft,the moisture absorption of composite materials is inevitable,and can not be simulated well.This article analyzes moisture diffusion process through Tencate 7781 Glass fiber composite specimens conditioned in hygrothermal environment when effective moisture equilibrium is achieved.It indicates that mechanical property and glass transition temperature of wet composite would decline to different extent by contrasting with dry material,and the reason for descending is also analyzed preliminarily.%玻璃纤维复合材料由玻璃纤维和树脂组成,具有较高的机械性能及低密度、低成本的特点.然而在飞机的使用和维护中,复合材料的吸湿不可避免,而且不能很好模拟.通过对Tencate 7781玻璃纤维复合材料试样高温吸湿处理,分析了其吸湿扩散过程,对比室温干态的材料性能数据,显示复合材料力学性能和玻璃化转变温度均有不同程度的下降,并分析了下降的原因.【期刊名称】《航空制造技术》【年(卷),期】2017(000)019【总页数】5页(P101-104,109)【关键词】玻璃纤维;复合材料层合板;湿热;吸湿;性能【作者】屈腾腾;张晓洁;童俊梅;胡锐【作者单位】中航通飞华南飞机工业有限公司,珠海519040;中航通飞华南飞机工业有限公司,珠海519040;中航通飞华南飞机工业有限公司,珠海519040;中航通飞华南飞机工业有限公司,珠海519040【正文语种】中文玻璃纤维复合材料是由玻璃纤维和树脂组成，具有较高的机械性能及低密度、低成本的特点。
碳纤维及其复合材料检测标准信息汇集报告版
碳纤维及复合材料检测标准资料汇集
提要：
汇集整理搜集的有关碳纤维复合材料检测标准项目，包括国家标准（GB）、航空标准（HB）及美国材料协会标准（ASTMD）等，供参考。
部分标准的资料附后。
一、碳纤维及其复合材料检测简述
碳纤维及其复合材料的检测，目的是为了：描述碳纤维及其复合材料体系的物化、力学及工艺特征，表征体系材料的外貌、微观结构和组成。
包括以下内容：（1）外观形貌及微观结构的观测；（2）物理及化学性能的检）其他特别需要检测的项目。
4）力学性能的检测；（测；（3二、检测标准汇集1、增强材料
检测标准汇集如下：
2、树脂基体
3、预浸料
4、复合材料
三、增强体纤维的检测方法、主要设备增强体的检测方法及主要设备，汇集如下：
四、附件：部分标准资料（电子版见压缩包）
2015.7.1。
碳纤维树脂基复合材料层合板疲劳试验方法
碳纤维树脂基复合材料层合板疲劳试验方法
碳纤维树脂基复合材料层合板，那可是个厉害的家伙呀！它在各种领域都有着广泛的应用，要想深入了解它，就得搞清楚碳纤维树脂基复合材料层合板疲劳试验方法。
那这个疲劳试验到底是咋做的呢？首先得准备好试件，这就像要上战场得先有把好武器一样重要。
然后把试件安装到试验设备上，调整好各种参数，比如加载频率、加载幅度等等。
在试验过程中，要时刻盯着数据的变化，就像猎人盯着猎物一样，一点儿也不能马虎！同时，还得注意环境温度、湿度等因素对试验结果的影响，可不能让这些小细节坏了大事呀！这一步一步的，可得细心再细心。
说到这试验的安全性和稳定性，那可太重要啦！要是试验过程中出了啥岔子，那后果可不堪设想啊！所以设备得定期维护，保证它能稳定运行。
操作人员也得经过专业培训，不能瞎操作呀！就像开汽车一样，得有驾照才能上路，不然多危险呐！
碳纤维树脂基复合材料层合板疲劳试验的应用场景那可多了去了！在航空航天领域，那可是保证飞行器安全的重要手段；在汽车制造领域，能让车子更轻更强；在体育器材领域，能做出更好的器材呢！它的优势也很明显呀，强度高、重量轻，这不就是大家都想要的嘛！
来看看实际案例吧！比如说在航空领域，通过对碳纤维树脂基复合材料层合板进行疲劳试验，发现了一些潜在的问题，及时进行改进，这才保证了飞机的安全飞行呀！这效果，那可真是杠杠的！
哎呀呀，碳纤维树脂基复合材料层合板疲劳试验方法真的是太重要啦！它能让我们更好地了解这种材料的性能，为各个领域的发展提供有力的支持！我们可得重视起来呀！。
树脂基复合材料胶接性能评价规范 复合材料-金属(第二部分试样)
树脂基复合材料胶接性能评价规范复合材料/金属第2部分：试样1 范围本标准规定了汽车用树脂基复合材料与金属胶接性能评价的试验原理、试样、试验装置、试验条件、试验步骤和试验数据处理方法。
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。
凡是不注日期引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。
GB/T 7124—2008 胶粘剂拉伸剪切强度的测定（刚性材料对刚性材料）GB/T 6329—1996 胶粘剂对接接头拉伸强度的测定GB/T 1446—2005 纤维增强塑料性能试验方法总则HB 7402—1996 碳纤维复合材料层合板Ⅰ型层间断裂韧性G IC试验方法HB 7403—1996 碳纤维复合材料层合板Ⅱ型层间断裂韧性G IIC试验方法GB/T 7122-1996 高强度胶粘剂剥离强度的测定浮辊法ISO 17212—2012 结构胶粘剂-粘合前金属和塑料表面处理指南ASTM D2093-2003 塑料粘接前表面处理标准规程ISO 19095-2-2015塑料类—塑料/金属组合体界面粘附性能评价标准第2部分试样T/CSAE XX-2—201X 聚合物基复合材料胶接性能评价规范复合材料/金属第1部分：试样T/CSAE XX-3—201X 聚合物基复合材料胶接性能评价规范复合材料/金属第3部分：试验方法T/CSAE XX-4—201X 聚合物基复合材料胶接性能评价规范复合材料/金属第4部分：耐久性试验3 试样制备聚合物基复合材料试样的制备参照GB/T 1446的要求进行。
粘接前复合材料的表面处理应符合胶粘剂制造商的建议，可以考虑实际的工程应用条件，其他的表面处理细节可参照ISO 17212 和ASTM D2093的要求进行。
表面处理方法的选择原则为：不降低复合材料整体性能的条件下，尽量保证良好的粘接。
对于ISO 17212 和ASTM D2093中没有的内容，应在试验报告中如实记录表面处理方法。
碳纤维复合材料湿热性能研究进展
碳纤维复合材料湿热性能研究进展
2009 年 5 月
碳纤维复合材料湿热性能研究进展
吕新颖
1, 2
, 江 龙 , 闫 亮
1
1 150040)
( 1.哈尔滨工业大学 , 哈尔滨
150001; 2.东北林业大学 , 哈尔滨
摘要 :对于碳纤 维增强树脂基复合材料 , 湿热环境条件对其 力学性能的 影响非常 明显 , 可导致 其强度 和刚度 下降 。 在研 究了国内外关于碳纤 维增强树脂基复合材料湿热老化性能的基础上 , 从理 论模型和试验方法两方面分析了复合材 料吸湿模型 和扩散机理 , 结合实际需求对国内外关于碳纤维复合材料湿热性 能的试验 方法和测试 手段进行 了评价 , 认为目 前湿热 加速老 化性能的研究具有一 定的局限性 , 并提出了研究思路 。 关键词 :碳纤维 ;复合材料 ;湿热性能 ;扩散机理 ;加速老化 ;寿命预 测 中图分类号 :T B 332 文献标识码 :A 文章编号 : 1003 -0999( 2009) 03 -0076 -05
[ 12]
和湿热老化力学性
及热 性能
[ 8 ～ 10]
的研究 。 复合材 料应用于 飞
机结构不仅要承受复杂 、 长时间的疲劳载荷 、 意外冲 击载荷等作用 , 而且还要承受温度 、 湿度等严苛的外 部环境因素的考验 。 随着飞机性能的不断提高 , 对 结构复合材料的性能要求也越来越高 。 同时 , 复合 材料自身具有组分多元性 、 结构多重性 、 失效模式多 样性 , 这些特点使得复合材料性能演化分析十分复 杂 。 对于树脂基结构复合材料 , 湿热环境条件对复 合材料力学性能的影响非常明显 , 可导致复合材料 的强度和刚度下降 。 特别是国产碳纤维复合材料湿 热性能普遍低于进口 T 300 碳纤维复合材料 , 而某些 树脂体系的国产碳纤维复合材料湿热性能又反常 , 其内在本质与机理尚不清楚 。 这些问题的存在将严 重影响国产碳纤维复合材料的可靠应用 , 因此 , 实现 服役环境下国产碳纤维复合材料湿热性能的研究是 促进其应用的重要保证和前提 。
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HB 7718.1-2002 碳纤维复合材料层合板湿热环境下层间断裂韧性试验方法第1部分：Ⅰ型层间断裂韧性试验方法;田中华人民共和国航空行业标准FL 0183 HB 7718. 1 一 2002碳纤维复合材料层合板湿热环境下层间断裂韧性试验方法第 1 部分: 1 型层间断裂韧性试验方法Test method of interlaminar fracture toughness of carbon fiber compositelaminates in hot-wet environmentsPart 1: Test method of mode 1 interlaminar fracture toughness2002 一 11-20 发布 2003 一 02-01 实施国防科学技术工业委员会发布HB 7718. 1-2002前言航空行业标准一一碳纤维复合材料层合板湿热环境下层间断裂韧性试验方法分为两个部分:一一第 1 部分 :1 型层间断裂韧性试验方法;一一第 2部分 :11 型层间断裂韧性试验方法。
本部分为碳纤维复合材料层合板湿热环境下层间断裂韧性试验方法的第 1 部分，它与第 2 部分是相对独立的两个标准。
本部分由中国航空工业第一集团公司提出。
本部分由中国航空综合技术研究所归口。
本部分起草单位:北京航空材料研究院和西北工业大学。
本部分主要起草人:矫桂琼、于志成、潘文革、管国阳、尹凯、纪艳玲。
1 范围碳纤维复合材料层合板湿热环境下层间断裂韧性试验方法第 1 部分: 1 型层间断裂韧性试验方法HB 7718. 1-2002本标准的本部分规定了碳纤维复合材料层合板湿热环境下 I 型层间断裂韧性试验的试样、试验条件、试验步骤、试验结果和试验报告。
本标准的本部分适用于测定碳纤维复合材料层合板湿热环境下 I 型层间断裂韧性。
2 规范性引用文件下列文件中的条款通过本标准的本部分的引用而成为本部分的条款。
凡是注目期的引用文件，其随后所有的修改单(不包括勘误的内容)或修订版本均不适用于本部分。
然而，鼓励根据本部分达成协议的各方研究是否可使用这些文件的最新版本。
凡是不注日期的引用文件，其最新版本适用于本部分。
GB/T 1446 纤维增强塑料性能试验方法总则GB/T 3365 碳纤维增强塑料孔隙含量检验方法(显微镜法)HB 7401 树脂基复合材料层合板湿热环境吸湿试验方法3 术语和定义下列术语和定义适用于本标准的本部分。
3.1碳纤维复合材料层合板ìH热环境下l 型层间断裂韧性m叫 e 1 interlaminar fracture tonghn四S ofcarhon fiber ωImposite laminatl四 in hot - wet environments/飞 HW\J](在湿热环境下用碳纤维复合材料。
单向板测得的张开型层间裂纹沿纤维方向起始扩展的临界能量释放率。
4 试验设备4.1 试验机试验机应符合 GB/T 1446 的规定。
4.2 位移计位移计的测量精度相对误差应不大于 1% 。
4.3 烘箱烘箱的温度控制精度为:!: 3'C，温度场不均匀度为士 3'C。
4.4 湿热环境箱湿热环境箱的温度控制精度为:!:3'C ，温度场不均匀度为士3'C。
相对湿度控制精度为士 5% ，相对湿度不均匀度为士 5% 。
4.5 分析天平分析天平的精度应不低于 0.5mg。
HB 7718.1-20025 试样5.1 试样的形状与尺寸试样的形状与尺寸见图 1 ，铺层为[0']24 0日土豆~三?>HUE。
·纤维JJ向180图 1 试样的形状与尺寸5.2 试样人工裂纹的制备铺设预浸带时，在试样一端的第 12 层和第 13 层之间全宽度铺人聚四氟乙烯塑料薄膜或与之等效的薄膜，薄膜必须平整，厚度不得大于 0.05mm，热压后得到人工裂纹，裂纹长约 50mm。
5.3 试样制备试样制备按 G??/T 1446 进行，并按 GB/T 3365 或其他相应标准的规定测量试样的孔隙率。
5.4 试样数量每组有效试样不得少于 3 个。
6 试样状态调节和试验环境条件6.1 试样吸湿状态调节试样吸湿状态是试样浸泡在 70;C蒸馆水中达到平衡吸湿量时的状态。
对于使用温度高于 120;C的材料，水温可提高到 80'(; 。
采用跟随件测定试样吸湿量，以跟随件的平均平衡吸湿量作为试样的平均平衡吸湿量。
跟随件的材料、铺层和几何尺寸与试样相同，但不含人工裂纹。
跟随件数量一般不少于3 个。
6.2 试验环境条件温度为 70;C ，相对湿度为 (85 土 5)% ，或按技术要求。
7 试验步骤7.1 按 GB/T 1446 的规定检查试样的外观并测量试样的宽度和厚度。
7.2 按阳8><#004699'>17401 的规定对试样和跟随件进行工程干态处理。
7.3 按 HB 7401 吸湿程序和本部分 6.1 的要求对试样和跟随件进行水浸泡吸湿处理。
7.4 用亲水类耐温胶将饺链正确地胶接在试样有人工裂纹一端的上下表面(见图 2) 。
HB 7718. 1-2002注·饺链轴线须与中面平行且垂直于 O'纤维方向;上下钦链的轴心连线与试样中面垂直，装夹后轴销能够自由转动。
图 2 饺链与试样连接示意图7.5 将湿热环境箱调节到试验环境条件，并保持 30min。
7.6 将试样装夹到置于湿热环境箱内的试验机上下夹头上，并保证载荷对中。
7.7 当湿热环境箱恢复到试验环境条件并保持 10min后，用位移控制方式加载，加载速率为 2mm/min-5m叫mm。
7.8 以上下饺链轴轴心连线与裂纹面交点为裂纹长度测量原点，施加载荷，使裂纹扩展达到 15mm 左右时卸载，以此裂纹长度为初始裂纹长度问。
此后继续加载，裂纹扩展 10nu 丑左右卸载，重复加载、卸载，直至裂纹总长度α超过 100mm 时卸载并停止试验，取下试样。
7.9 每次加载前测量并记录裂纹长度矶，记录加载后载荷一加载点张开位移曲线(图 3)上对应的层间裂纹起始扩展的临界载荷 P; 和加载点张开位移íJ，。
裂纹长度大于 45mm、小子 100mm 的α，及所对应的P; 、íJ;为有效数据。
ps图 3 载荷一加载点张开位移曲线7.10 当试样的最终残余张开位移íJR 大于 3mm 时，应对íJ;按式(1)进行修正:式中:íJ. = íJ;-α~ (1)αíJ ci 一-P; 对应的加载点弹性张开位移，mm;íJ;一-P，对应的加载，点张开位移， mrnjαi 第 z 次力日载的裂纹长度 .mm;HB 7718.1-20028R 一一试样最终残余的张开位移 .mmjαn 最终裂纹长度，mm。
B 试验结果8.1 湿热环境下 I 型层间断裂韧性 G~按式(2)计算:mP8 理crcw = ??~百卢 x 10' ……………………..……………….(2)式中:G~一一湿热环境下 I 型层间断裂韧性，11m';m 一一柔度曲线拟合系数;P 一一层间裂纹起始扩展的l临界载荷， N;8，-对应于 P 的加载点弹性张开位移，mmjα一一裂纹长度，mm;W 一一试样宽度，mmo载荷张开位移曲线无非线性段时，层间裂纹起始扩展的 11面界载荷 P 取此加载时的最大载荷;当载荷张开位移曲线有非线性段时，层间裂纹起始扩展的临界载荷 P 取此加载线直线段斜率下降 5%对应的载荷。
8.2 单个试样柔度曲线拟合系数 m 值按式(3)计算:主 Igai1gC ， - +(士毕J( 去 19C，)m = ~'; I .~ i= 1_1__ (3)主(Ig矶)'一士(EKα，)式中:α1 一一-第 i 次加载前的裂纹长度，mmjCi 柔度， Ci = 8/P i ,rmnlN;k 一一单个试样的测量点数。
8.3 单个试样的算术平均值戈、标准差 5，和离散系数乌分别按式(4) 、(5) 、 (6)计算:文=苟 (G:g' )i 叫去 (G:g');一+[土( G:g'),]'5; =叫 i=1 k 问 :1 (5)5.c叫二 (6)., X,8.4 n 个试样的算术平均值文、标准差 S 和离散系数C，分别按式(7) 、(8) 、 (9)计算:LfZEj(7)I; (k; - 1) 写5 = 1 1.二 1 一一一- (8)三JKj-nSc,=;; (9)XHB 7718.1-2002式中:k; 一一第 1 个试样的测量点数。
9 试验报告试验报告按 GB/T 1446 的规定，并给出试样的孔隙率。