この規格 プレビューページの目次
※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、国家標準化団体 (ISO メンバー団体) の世界的な連合体です。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。政府および非政府の国際機関も ISO と連携して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あらゆる事項について、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る手順と、そのさらなる保守を目的とした手順は、ISO/IEC 指令第 1 Part に記載されています。特に、さまざまなタイプの 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Part 2 部の編集規則に従って起草されました ( www.iso.org/directives を参照)
この文書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、かかる特許権の一部またはすべてを特定する責任を負わないものとします。文書の作成中に特定された特許権の詳細は、序論および/または受け取った特許宣言の ISO リストに記載されます ( www.iso.org/patents を参照)
本書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、推奨を構成するものではありません。
適合性評価に関連する ISO 固有の用語や表現の意味の説明、および貿易の技術的障壁 (TBT) における WTO 原則への ISO の準拠に関する情報については、次の URL を参照してください。 序文 - 補足情報
この文書を担当する委員会は、ISO/TC 61, プラスチック、サブ委員会 SC 13, 複合材料および強化繊維です。
導入
複合材料のモード II 剥離抵抗曲線 (R 曲線) を決定するこれまでの試みは、ビーム開口部の変位が適用されず、亀裂前線の前方に複雑な損傷ゾーンが発生する場合に亀裂の長さを決定するという実験的困難によって妨げられてきました。異なるモード II 試験片における摩擦の影響についても広く議論されており、通常、ELS 試験片のG IIC測定では 1% ～ 3% の誤差が生じることが確認されています (注意: 摩擦の影響は、モード 3 でより顕著になると考えられます)点負荷エンドノッチ曲げ (3ENF) (ASTM によって標準化予定)、特に 4 点負荷 (4ENF) 試験片では、安定化 ENF はラウンドロビン試験では人気がありませんでした。
ここで説明する手順では、端部荷重分割試験装置を使用し、クランプ固定具を校正し、同時に試験片の曲げ弾性率を決定するための実験手順を指定します。これには 2 つの目的があります。第一に、クランプ校正により、異なる試験機関間の結果のばらつきが大幅に減少することがわかっています。第二に、亀裂の長さを計算できる正確な手段が提供され、亀裂の長さの測定を回避できます。この手順には依然として亀裂長さの実験による決定が含まれていますが、計算された (または有効な亀裂長さ) を使用することは、実験的に測定された亀裂長さの値を使用せずにG IICの値を決定できることを意味します。この手順は、2004 年と 2007 年に実施された一連のラウンドロビン演習を通じて予備的可能研究を実施した ESIS (欧州構造完全性協会) の技術委員会 4, ポリマーおよび複合材料[ 1] によって公開された手順を発展させたものです。
1 スコープ
この国際規格は、モード II せん断荷重剥離抵抗の決定方法を規定しています。校正済みの端部荷重分割 (C-ELS) 試験を使用した、一方向繊維強化プラスチック複合材料の G IIC (臨界エネルギー放出率)
炭素繊維およびガラス繊維で強化された熱硬化性樹脂および熱可塑性樹脂に適用できます。
範囲は必ずしもこれらの繊維やレイアップに限定されるわけではありませんが、他のタイプの繊維やレイアップを含む積層体については、現時点では試験片の寸法や繊維の体積含有量に関する推奨事項はありません。
2 規範的参照
以下の文書は、全部または一部がこの文書で規範的に参照されており、その適用には不可欠です。日付が記載された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。
3 つの記号と略語
この文書の目的上、次の用語と定義が適用されます。
| a | 測定された剥離長さ、荷重線（試験片の幅に垂直なロードブロックのピンホール中心を通る平面と剥離面との交点）と試験片の端の剥離の先端との間の距離（図1を参照) |
| a | インサートフィルムの長さ、ロードラインからインサートフィルムの先端までを測定します（図1を参照） |
| p a | 前亀裂長さ、荷重線と前亀裂ステップ中に形成される前亀裂の先端との間の長さ |
| b | 試験片の幅 |
| C | 試験片のコンプライアンスδ/P |
| C 最大 | 最大荷重時の試験片のコンプライアンス |
| C | 試験片の固定具の遊びなどによる始動効果を無視した試験片の初期コンプライアンス |
| C 5% | 試験片の初期コンプライアンス C 0が 5% 増加 |
| δ | 試験機のクロスヘッドの変位 |
| E | 弾性率は「3点曲げ」曲げ試験またはクランプ校正試験から決定されます。 |
| G IIIC | モード II せん断荷重の臨界エネルギー解放率 |
| H | ロードブロックの高さ |
| l | 試験片の全長 |
| l | 荷重ピンの中心と荷重ブロックが取り付けられている試験片ビームの中央面との間の距離 (図 5 を参照)、つまり、ピン穴が試験片の中心を貫通している場合は ( H + h )/2 に等しくなります。ブロック |
| l | ローディングピンの中心とロードブロックの端の間の距離、インサートの先端（スターターフィルム）またはモードIまたはモードIIのプレクラックの先端に向かって測定（図5を参照）、すなわちl 3/に等しい2 ピン穴がブロックの中心を貫通している場合 |
| l | ロードブロックの長さ (図 5 を参照) |
| L | 荷重線とクランプの間の試験片の自由長 (図 1 を参照) |
| マックス | 荷重-変位トレース上の最大荷重 (図 7 を参照) |
| m | C の傾きと3a の関係 |
| nl | 荷重-変位トレースでの非線形性の始まり (図 7 を参照) |
| P | 試験機のロードセルで測定した荷重 |
| プロップ | 安定した層間剥離の成長（伝播）中の層間剥離の長さの増加は、荷重-変位曲線に記録されます（図 7 を参照）。 |
| r | 線形近似の相関係数 |
| VIS | 荷重変位トレースにマークされる試験片の端で、視覚的に認識できる層間剥離の成長が始まります (図 7 を参照) |
| 2 h | 試験片の合計の厚さ (各試験片アームの厚さはh ) |
| 5% | 直線と荷重変位軌跡の交点、直線の傾きはC 5%に相当 |
参考文献
| 1 | デイビス P, ブラックマン BRK, ブルナー AJ, モード II 剥離。 In: ポリマー接着剤および複合材料の破壊力学試験方法 (Moore DR, Pavan A.、Williams JG 編)エルゼビア、アムステルダム、ロンドン、ニューヨーク、2001 年、307 ～ 34 ページ。 |
| 2 | Hashemi S, Kinloch AJ, Williams JG, 単軸繊維ポリマー複合材料の層間破壊の解析。手順R. Soc.ロンドン。 1990 年、A427, 173-199 ページ |
| 3 | ブラックマン BRK, ブルナー AJ, ウィリアムズ JG, 複合材のモード II 破壊試験: 古い問題を新たに考察。近くに。フラクト。 Mech. 2006, 73, 2443–2455 |
| 4 | Williams JG, モード I および II での DCB 層間テストにおける大きな変位とエンドブロック効果、J. Compoメーター。 1987, 2, 330 ～ 347 ページ |
| 5 | ISO 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 |
| 6 | ISO 14125, 繊維強化プラスチック複合材料 — 曲げ特性の測定 |
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 on the meaning of ISO specific terms and expressions related to conformity assessment, as well as information about ISO's adherence to the WTO principles in the Technical Barriers to Trade (TBT) see the following URL: Foreword - Supplementary information
The committee responsible for this document is ISO/TC 61, Plastics, Subcommittee SC 13, Composites and reinforcement fibres.
Introduction
Previous attempts to determine mode II delamination resistance curves (R-curves) for composites have been hampered by the experimental difficulty of determining crack length in the absence of any applied beam opening displacement and when a complex damage zone develops ahead of the crack front. The effects of friction in the different mode II test specimens have also been widely debated and have typically been determined to introduce errors of between 1 % and 3 % in GIIC determination for ELS specimens (n.b. friction effects would appear to be more significant in 3 point loaded end notch flexure (3ENF) (to be standardized by ASTM) and, particularly, in the 4 point loaded (4ENF) test specimen. Stabilized ENF was not popular in round-robin trials).
The procedure presented here uses the end-loaded split test apparatus and specifies an experimental procedure to calibrate the clamping fixture and simultaneously determine the flexural modulus of the specimen. This serves two purposes. Firstly, the clamp calibration has been found to significantly reduce scatter in the results between different test laboratories and secondly, it provides an accurate means by which crack lengths can be calculated and thus their measurement can be avoided. Although this procedure still includes an experimental determination of crack length, the use of calculated (or effective crack lengths) means that values of GIIC can be determined without experimentally measured crack length values. The procedure is a development of that published by ESIS (the European Structural Integrity Society), Technical Committee 4, Polymers and Composites[1], who carried out the preliminary enabling research through a series of round-robin exercises conducted in 2004 and 2007.
1 Scope
This International Standard specifies a method for the determination of mode II shear load delamination resistance. GIIC, (critical energy release rate), of unidirectional fibre-reinforced plastic composites using the calibrated end-loaded split (C-ELS) test.
It is applicable to carbon-fibre and glass-fibre reinforced thermosets and thermoplastics.
The scope is not necessarily limited to these fibres and lay-ups, but for laminates with other types of fibres or lay-ups, no recommendations for specimen dimensions and fibre volume content are currently available.
2 Normative references
The following documents, in whole or in part, are normatively referenced in this document and are indispensable for its application. 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 5893, Rubber and plastics test equipment — Tensile, flexural and compression types (constant rate of traverse) — Specification
- ISO 15024, Fibre-reinforced plastic composites — Determination of mode I interlaminar fracture toughness, GIC, for unidirectionally reinforced materials
3 Symbols and abbreviated terms
For the purposes of this document, the following terms and definitions apply.
| a | measured delamination length, distance between the load-line (intersection of the plane through the pin-hole centre of the load-block normal to the specimen width and the plane of delamination) and the tip of the delamination on the edge of the specimen (see Figure 1) |
| ao | insert film length, measured from the load-line to the tip of the insert film (seeFigure 1) |
| ap | precrack length, the length between the load-line and the tip of the precrack formed in during the precracking step |
| b | width of the specimen |
| C | compliance δ/P of the specimen |
| Cmax | compliance of the specimen at maximum load |
| C0 | initial compliance of the specimen neglecting start-up effects, e.g. due to play in the specimen fixture |
| C5 % | initial compliance, C0, of the specimen increased by 5 % |
| δ | displacement of the cross-head of the testing machine |
| E1 | elastic modulus determined from “three-point bending” flexural test or from the clamp calibration test |
| GIIC | critical energy release rate for mode II shear loading |
| H | height of the load-block |
| l | total length of the specimen |
| l1 | distance between the centre of the loading pin and the mid-plane of the specimen beam to which the load-block is attached (see Figure 5), i.e. equal to (H + h)/2 if the pin hole is through the centre of the block |
| l2 | distance between the centre of the loading pin and the edge of the load block, measured towards the tip of the insert (starter film) or the tip of the mode I or mode II precrack (see Figure 5), i.e. equal to l3/2 if the pin hole is through the centre of the block |
| l3 | length of the load-block (see Figure 5) |
| L | free length of the specimen between load-line and clamp (see Figure 1) |
| MAX | maximum load on the load-displacement trace (see Figure 7) |
| m | slope of C versus a3 plot |
| nl | onset of nonlinearity on the load-displacement trace (see Figure 7) |
| P | load measured by the load-cell of the testing machine |
| PROP | increments of the delamination length during stable delamination growth (propagation) that are marked on the load-displacement curve (see Figure 7) |
| r2 | correlation coefficient of linear fit |
| VIS | onset of visually recognizable delamination growth on the edge of the specimen that is marked on the load-displacement trace (see Figure 7) |
| 2h | total thickness of the specimen (thickness of each specimen arm is h) |
| 5 % | point of intersection of a straight line with the load-displacement trace, with the slope of the straight line corresponding to C5 % |
Bibliography
| 1 | Davies P., Blackman B.R.K., Brunner A.J., Mode II delamination. In: Fracture mechanics testing methods for polymers adhesives and composites, (Moore D.R., Pavan A., Williams J.G., eds.). Elsevier, Amsterdam, London, New York, 2001, pp. 307–34. |
| 2 | Hashemi S., Kinloch A.J., Williams J.G., The analysis of interlaminar fracture in uniaxial fibre-polymer composites. Proc. R. Soc. Lond. 1990, A427 pp. 173–199 |
| 3 | Blackman B.R.K., Brunner A.J., Williams J.G., Mode II fracture testing of composites: a new look at an old problem. Eng. Fract. Mech. 2006, 73 pp. 2443–2455 |
| 4 | Williams J.G., Large displacement and end block effects in the DCB interlaminar test in modes I & II. J. Compos. Mater. 1987, 21 (April) pp. 330–347 |
| 5 | ISO 17212, Structural adhesives — Guidelines for the surface preparation of metals and plastics prior to adhesive bonding |
| 6 | ISO 14125, Fibre-reinforced plastic composites — Determination of flexural properties |