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ISO 15024:2023 繊維強化プラスチック複合材料 — 一方向強化材料のモード I 層間破壊靭性 (GIC) の測定 | ページ 2

※一部、英文及び仏文を自動翻訳した日本語訳を使用しています。

序文

ISO (国際標準化機構) は、各国の標準化団体 (ISO メンバー団体) の世界的な連合です。国際規格の作成作業は、通常、ISO 技術委員会を通じて行われます。技術委員会が設立された主題に関心のある各会員団体は、その委員会に代表される権利を有します。 ISOと連携して、政府および非政府の国際機関もこの作業に参加しています。 ISO は、電気技術の標準化に関するすべての問題について、国際電気標準会議 (IEC) と緊密に協力しています。

この文書の作成に使用された手順と、今後の維持のために意図された手順は、ISO/IEC 指令のPart 1 で説明されています。特に、さまざまな種類の ISO 文書に必要なさまざまな承認基準に注意する必要があります。この文書は、ISO/IEC 指令のPart 2 の編集規則に従って起草されました ( www.iso.org/directives を参照)

このドキュメントの要素の一部が特許権の対象となる可能性があることに注意してください。 ISO は、そのような特許権の一部または全部を特定する責任を負わないものとします。ドキュメントの開発中に特定された特許権の詳細は、序文および/または受信した特許宣言の ISO リストに記載されます ( www.iso.org/patents を 参照)

このドキュメントで使用されている商号は、ユーザーの便宜のために提供された情報であり、保証を構成するものではありません。

規格の自主的な性質の説明、適合性評価に関連する ISO 固有の用語と表現の意味、および技術的貿易障壁 (TBT) における世界貿易機関 (WTO) の原則への ISO の準拠に関する情報については、以下を参照してください。 www.iso.org/iso/foreword.html .

この文書は、技術委員会 ISO/TC 61, プラスチック、小委員会 SC 13, 複合材料および強化繊維によって作成されました。

この第 2 版は、技術的に改訂された第 1 版 (ISO 15024:2001) を取り消して置き換えるものです。

主な変更点は次のとおりです。

  • 新しいダブル カンチレバー ビーム (DCB) が追加されました [図 1 c)

1 スコープ

この文書は、ダブルカンチレバービーム (DCB) 試験片を使用して、一方向繊維強化プラスチック複合材のモード I 層間破壊靭性 (臨界エネルギー解放率) G ICを決定する方法を規定しています。

2 参考文献

以下のドキュメントは、その内容の一部またはすべてがこのドキュメントの要件を構成するように、本文で参照されています。日付のある参考文献については、引用された版のみが適用されます。日付のない参照については、参照文書の最新版 (修正を含む) が適用されます。

  • ISO 291, プラスチック - コンディショニングとテストのための標準的な雰囲気
  • ISO 527-1, プラスチック - 引張特性の測定 - Part 1: 一般原則
  • ISO 126, 繊維強化プラスチック — テストプレートの製造方法
  • ISO 7500-1 、金属材料 — 静的一軸試験機の校正と検証 — Part 1: 引張/圧縮試験機 — 力測定システムの校正と検証
  • ISO 9513, 金属材料 — 一軸試験で使用される伸び計システムの校正

3 用語と定義

このドキュメントでは、次の用語と定義が適用されます。

ISO および IEC は、次のアドレスで標準化に使用する用語データベースを維持しています。

3.1

モード I 層間破壊靱性

臨界エネルギー解放率

G _

モード I 開放荷重下の一方向繊維強化ポリマー マトリックス複合積層板における層間剥離亀裂の開始と伝播に対する耐性

注記 1平方メートル当たりのジュールで測定される。

3.2

モードIクラックオープニング

ダブルカンチレバービーム試験片を使用した剥離面に垂直に加えられた荷重によるクラック開口モード

注記 1: 図 1 に示す二重片持梁試験片を図 1 に示す。

3.3

NLポイント

荷重対変位トレースの直線性からの逸脱点

注記 1:図 2 に示すとおり。

3.4

視点

目視観察によって決定された、荷重-変位トレースにマークされた試験片の端の層間剥離の開始点。

注記 1:図 2 に示すとおり。

3.5

5%/ MAXポイント

次の間で試験片をロードするときに最初に発生するポイント:
  • ａ）コンプライアンスがその初期値（Ｃ ０ ）から５％増加した点（Ｃ ５％ ）；他の
  • b)最大負荷点。

注記 1: 図 2 を参照。

3.6

プロップポイント

インサートの先端または荷重-変位トレース上にマークされたスタータークラックの先端を超える個別の層間剥離の長さの増分のポイント。クラックが停止したポイントwhere 除外されます。

注記 1: 図 2 を参照。

3.7

剥離抵抗曲線

Rカーブ

層間剥離の長さの関数としての モード I 亀裂開口部 (3.2) の開始値とその後の伝播値のG ICのクロスプロット

グレード 1 からエントリー:レイク クロース 10.

参考文献

1S. HASHEMI, AJ KINLOCH, JG WILLIAMS: 「Fibre-composites の層間破壊を評価するための二重カンチレバー ビーム テストに必要な修正」、Journal of Materials Science Letters, 8, pp. 125 129 (1989)
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11ASTM D 5528-21, 一方向繊維強化ポリマー マトリックス複合材料のモード I 層間破壊靭性の標準試験方法
12Tanzawa Y, Watanabe N, Ishikawa T, 3D 直交インターロック布複合材料の層間破壊靭性、Composites Science and Technology, 第 59 巻、第 8 号、1999 年 6 月、ページ 1261-1270, https://doi.org/10.1016/ S0266-3538(98)00167-5)
13横関 隆、岩堀 裕、石橋 正、柳澤 隆、今井 浩、荒井 正ほか、カップスタック型カーボンナノチューブの分散によるCFRP積層板の破壊靭性向上、複合材料の科学技術、第69巻、第 14 号、2009 年 11 月、ページ 2268 ～ 2273, https://doi.org/10.1016/j.compscitech.2008.12.017
14Williams JG, 「剥離試験の破壊力学」Journal of Strain Analysis 24, (4)、pp. 207-21, 208 ページ、式 (8)
15ISO 17212, 構造用接着剤 — 接着前の金属およびプラスチックの表面処理に関するガイドライン
16ISO 5893, ゴムおよびプラスチック試験装置 — 引張、曲げ、および圧縮タイプ (一定のトラバース速度) — 仕様

Foreword

ISO (the International Organization for Standardization) is a worldwide federation of national standards bodies (ISO member bodies). The work of preparing International Standards is normally carried out through ISO technical committees. Each member body interested in a subject for which a technical committee has been established has the right to be represented on that committee. International organizations, governmental and non-governmental, in liaison with ISO, also take part in the work. ISO collaborates closely with the International Electrotechnical Commission (IEC) on all matters of electrotechnical standardization.

The procedures used to develop this document and those intended for its further maintenance are described in the ISO/IEC Directives, Part 1. In particular, the different approval criteria needed for the different types of ISO documents should be noted. This document was drafted in accordance with the editorial rules of the ISO/IEC Directives, Part 2 (see www.iso.org/directives ).

Attention is drawn to the possibility that some of the elements of this document may be the subject of patent rights. ISO shall not be held responsible for identifying any or all such patent rights. Details of any patent rights identified during the development of the document will be in the Introduction and/or on the ISO list of patent declarations received (see www.iso.org/patents ).

Any trade name used in this document is information given for the convenience of users and does not constitute an endorsement.

For an explanation of the voluntary nature of standards, the meaning of ISO specific terms and expressions related to conformity assessment, as well as information about ISO's adherence to the World Trade Organization (WTO) principles in the Technical Barriers to Trade (TBT), see www.iso.org/iso/foreword.html .

This document was prepared by Technical Committee ISO/TC 61, Plastics, Subcommittee SC 13, Composites and reinforcement fibres.

This second edition cancels and replaces the first edition (ISO 15024:2001), which has been technically revised.

The main changes are as follows:

  • a new double cantilever beam (DCB) has been added [Figure 1 c)].

1 Scope

This document specifies a method for the determination of mode I interlaminar fracture toughness (critical energy release rate), GIC, of unidirectional fibre-reinforced plastic composites using a double cantilever beam (DCB) specimen.

2 Normative references

The following documents are referred to in the text in such a way that some or all of their content constitutes requirements of this document. For dated references, only the edition cited applies. For undated references, the latest edition of the referenced document (including any amendments) applies.

  • ISO 291, Plastics — Standard atmospheres for conditioning and testing
  • ISO 527-1, Plastics — Determination of tensile properties — Part 1: General principles
  • ISO 1268 (all parts), Fibre-reinforced plastics — Methods of producing test plates
  • ISO 7500-1, Metallic materials — Calibration and verification of static uniaxial testing machines — Part 1: Tension/compression testing machines — Calibration and verification of the force-measuring system
  • ISO 9513, Metallic materials — Calibration of extensometer systems used in uniaxial testing

3 Terms and definitions

For the purposes of this document, the following terms and definitions apply.

ISO and IEC maintain terminology databases for use in standardization at the following addresses:

3.1

mode I interlaminar fracture toughness

critical energy release rate

GIC

resistance to the initiation and propagation of a delamination crack in unidirectional fibre-reinforced polymer matrix composite laminates under mode I opening load

Note 1 to entry: It is measured in joules per square metre.

3.2

mode I crack opening

crack-opening mode due to a load applied perpendicular to the plane of delamination using the double cantilever beam specimen

Note 1 to entry: The double cantilever beam specimen shown in Figure 1 is shown in Figure 1.

3.3

NL point

point of deviation from linearity on the load versus displacement trace

Note 1 to entry: As shown in Figure 2.

3.4

VIS point

point of the onset of delamination, as determined by visual observation, at the edge of the specimen, marked on the load-displacement trace

Note 1 to entry: As shown in Figure 2.

3.5

5 %/ MAX point

point which occurs first on loading the specimen between:
  • a) the point of 5 % increase in compliance (C5 %) from its initial value (C0); and
  • b) the maximum load point.

Note 1 to entry: See Figure 2.

3.6

PROP points

points of discrete delamination length increments beyond the tip of the insert or starter crack tip marked on the load-displacement trace, points where the crack has been arrested being excluded

Note 1 to entry: See Figure 2.

3.7

delamination-resistance curve

R curve

cross-plot of GIC for initiation and subsequent propagation values for mode I crack opening (3.2) as a function of delamination length

Note 1 to entry: See Clause 10.

Bibliography

1S. HASHEMI, A.J. KINLOCH, J.G. WILLIAMS: “Corrections Needed in Double Cantilever Beam Tests for Assessing the Interlaminar Failure of Fibre-composites”, Journal of Materials Science Letters, 8, pp. 125 129 (1989)
2R.A. NAIK, J.H. CREWS Jr., K.N. SHIVAKUMAR: “Effects of T Tabs and Large Deflections in DCB Specimen Tests” in: Composite Materials — Fatigue and Fracture (T.K. O'Brien ed.), ASTM STP 1110, American Society for Testing and Materials, pp. 169-186 (1991)
3P. FLÜELER, A.J. BRUNNER: “Crack Propagation in Fibre-Reinforced Composite Materials Analysed with In-situ Microfocal X-ray Radiography and Simultaneous Acoustic Emission Monitoring” in: Composites Testing and Standardization ECCM-CTS (Hogg P.J., Sims G.D., Matthews F.L., Bunsell A.R., Massiah A., eds.) European Association for Composite Materials, pp. 385-394 (1992)
4T. DE KALBERMATTEN, R. JÄGGI, P. FLÜELER, H.H. KAUSCH, P. DAVIES: “Microfocus Radiography Studies During Mode I Interlaminar Fracture Toughness Tests on Composites”, Journal of Materials Science Letters, 11, pp. 543-546 (1992)
5T.K. O'BRIEN, R.H. MARTIN: “Results of ASTM Round Robin Testing for Mode I Interlaminar Fracture Toughness of Composites Materials”, ASTM Journal of Composites Technology and Research, 15, No. 4, pp. 269-281 (1993)
6A.J. BRUNNER, S. TANNER, P. DAVIES, H. WITTICH: “Interlaminar Fracture Testing of Unidirectional Fibre-Reinforced Composites: Results from ESIS Round-Robins” in: Composites Testing and Standardisation ECCM-CTS 2 (Hogg P.J., Schulte K., Wittich H., eds.), Woodhead Publishing, pp. 523-532 (1994)
7M. HOJO, K. KAGEYAMA, K. TANAKA: “Prestandardization study on mode I interlaminar fracture toughness test for CFRP in Japan”, Composites, 26, No. 4, pp. 243-255 (1995)
8P. DAVIES, “Uncertainty in the determination of initiation values of GIC in the Mode I interlaminar fracture test,” Applied Composite Materials, Vol. 3, pp. 135-140 (1996)
9Jones R.M., “Mechanics of Composite Materials”, Taylor & Francis, Philadelphia, Second edition (1999)
10ASTM D 5528-94a, Standard Test Method for Mode I Interlaminar Fracture Toughness of Unidirectional Fiber-Reinforced Polymer Matrix Composites
11ASTM D 5528-21, Standard Test Method for Mode I Interlaminar Fracture Toughness of Unidirectional Fiber-Reinforced Polymer Matrix Composites
12Tanzawa Y., Watanabe N., Ishikawa T., Interlaminar fracture toughness of 3-D orthogonal interlocked fabric composites, Composites Science and Technology, Volume 59, Issue 8, June 1999, Pages 1261-1270, https://doi.org/10.1016/S0266-3538(98)00167-5)
13Yokozeki T., Iwahori Y., Ishibashi M., Yanagisawa T., Imai K., Arai M. et al., Fracture toughness improvement of CFRP laminates by dispersion of cup-stacked carbon nanotubes, Composites Science and Technology, Volume 69, Issue 14, November 2009, Pages 2268-2273, https://doi.org/10.1016/j.compscitech.2008.12.017
14Williams J.G., “The fracture mechanics of delamination tests” Journal of Strain Analysis 24(4), pp. 207-214 (1989), at page 208, equation (8).
15ISO 17212, Structural adhesives — Guidelines for the surface preparation of metals and plastics prior to adhesive bonding
16ISO 5893, Rubber and plastics test equipment — Tensile, flexural and compression types (constant rate of traverse) — Specification

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