ISO 25217:2009
(Main)Adhesives — Determination of the mode 1 adhesive fracture energy of structural adhesive joints using double cantilever beam and tapered double cantilever beam specimens
Adhesives — Determination of the mode 1 adhesive fracture energy of structural adhesive joints using double cantilever beam and tapered double cantilever beam specimens
ISO 25217:2009 specifies a method, based upon linear elastic fracture mechanics (LEFM), for the determination of the fracture resistance of structural adhesive joints under an applied mode I opening load, using double cantilever beam (DCB) and tapered double cantilever beam (TDCB) specimens.
Adhésifs — Détermination de l'énergie de fracture adhésive en mode 1 des adhésifs structurels utilisant des éprouvettes de rayon de cantilever double et des éprouvettes de rayon de cantilever double effilées
General Information
Standards Content (Sample)
INTERNATIONAL ISO
STANDARD 25217
First edition
2009-05-01
Adhesives — Determination of the
mode 1 adhesive fracture energy of
structural adhesive joints using double
cantilever beam and tapered double
cantilever beam specimens
Adhésifs — Détermination de l'énergie de fracture adhésive en mode 1
des adhésifs structurels utilisant des éprouvettes de rayon de cantilever
double et des éprouvettes de rayon de cantilever double effilées
Reference number
©
ISO 2009
PDF disclaimer
This PDF file may contain embedded typefaces. In accordance with Adobe's licensing policy, this file may be printed or viewed but
shall not be edited unless the typefaces which are embedded are licensed to and installed on the computer performing the editing. In
downloading this file, parties accept therein the responsibility of not infringing Adobe's licensing policy. The ISO Central Secretariat
accepts no liability in this area.
Adobe is a trademark of Adobe Systems Incorporated.
Details of the software products used to create this PDF file can be found in the General Info relative to the file; the PDF-creation
parameters were optimized for printing. Every care has been taken to ensure that the file is suitable for use by ISO member bodies. In
the unlikely event that a problem relating to it is found, please inform the Central Secretariat at the address given below.
© ISO 2009
All rights reserved. Unless otherwise specified, no part of this publication may be reproduced or utilized in any form or by any means,
electronic or mechanical, including photocopying and microfilm, without permission in writing from either ISO at the address below or
ISO's member body in the country of the requester.
ISO copyright office
Case postale 56 • CH-1211 Geneva 20
Tel. + 41 22 749 01 11
Fax + 41 22 749 09 47
E-mail copyright@iso.org
Web www.iso.org
Published in Switzerland
ii © ISO 2009 – All rights reserved
Contents Page
Foreword. iv
1 Scope . 1
2 Normative references . 1
3 Symbols and abbreviated terms . 1
4 Principle. 3
5 Apparatus . 3
6 Specimens . 3
6.1 Number of specimens . 3
6.2 Conditioning. 4
6.3 Manufacture of adhesive joint specimens .4
6.4 Measurement of specimen dimensions.6
6.4.1 DCB substrates . 6
6.4.2 TDCB substrates. 6
6.4.3 DCB and TDCB substrates . 6
6.5 Preparation of specimens. 7
7 Procedure . 7
7.1 Test set-up and data recording . 7
7.2 Initial loading (the precracking stage). 7
7.3 Re-loading: Testing from the mode I precrack . 8
7.4 Measurement of machine compliance. 9
8 Data analysis . 9
8.1 Determination of the raw data from the load-displacement trace . 9
8.1.1 General. 9
8.1.2 Initiation values. 9
8.1.3 Propagation values. 10
8.2 Determination of G . 10
IC
8.2.1 General. 10
8.2.2 Double cantilever beam (DCB) . 10
8.2.3 Tapered double cantilever beam (TDCB) . 12
9 Test report . 13
9.1 Test report for the DCB test. 13
9.2 Test report for the TDCB test . 14
Annex A (informative) Measurement of test system compliance. 16
Annex B (normative) Procedure to follow when unstable or “stick-slip” crack growth is observed
during the fracture test. 18
Annex C (normative) Procedure to detect the occurrence of plastic deformation during a DCB or
TDCB adhesive joint test . 19
Annex D (informative) Summary of background theory. 20
Bibliography . 24
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.
International Standards are drafted in accordance with the rules given in the ISO/IEC Directives, Part 2.
The main task of technical committees is to prepare International Standards. Draft International Standards
adopted by the technical committees are circulated to the member bodies for voting. Publication as an
International Standard requires approval by at least 75 % of the member bodies casting a vote.
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.
ISO 25217 was prepared by Technical Committee ISO/TC 61, Plastics, Subcommittee SC 2, Mechanical
properties.
iv © ISO 2009 – All rights reserved
INTERNATIONAL STANDARD ISO 25217:2009(E)
Adhesives — Determination of the mode 1 adhesive fracture
energy of structural adhesive joints using double cantilever
beam and tapered double cantilever beam specimens
1 Scope
This International Standard specifies a method, based upon linear elastic fracture mechanics (LEFM), for the
determination of the fracture resistance of structural adhesive joints under an applied mode I opening load,
using double cantilever beam (DCB) and tapered double cantilever beam (TDCB) specimens.
2 Normative references
The following referenced documents are indispensable for the application 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 10365, Adhesives — Designation of main failure patterns
3 Symbols and abbreviated terms
For the purposes of this International Standard, the following symbols and abbreviated terms apply:
A insert film length (mm), i.e. the distance between the end of the specimen and the tip of the
insert film (see Figure 1)
a crack length (mm), i.e. the distance between the load-line (intersection of plane through
pin-hole centres or centres of the hinge axes and plane of crack) and the tip of the precrack or
crack on the edge of the specimen (see Figure 1)
a precrack length (mm), measured from the load-line to the tip of the mode I precrack
p
a insert film length (mm) between the load-line and the tip of the insert film (see Figure 1)
B width of the specimen (mm)
C compliance δ/P of the specimen (mm/N)
C compliance of the calibration specimen used to measure the system compliance (mm/N)
cs
C compliance of the specimen at maximum load (mm/N)
max
C compliance of the tensile-loading system (mm/N)
sy
C compliance of the tensile-loading system and the calibration specimen used to measure this
total
(mm/N) (see Annex A)
C initial compliance of the specimen, neglecting start-up effects, e.g. due to play in the specimen
fixture (mm/N) (see Figure 2)
C initial compliance of the specimen, C , raised by a factor 1,05 (mm/N) (see Figure 2)
0+5 % 0
E flexural modulus of the arms of the substrate beam, calculated from the DCB mode I crack
f
propagation test (GPa)
E independently measured flexural or tensile modulus of the arms of the substrate beam (GPa);
s
if the substrate is a fibre composite, E is the longitudinal modulus of the material in the
s
direction of fibre alignment
F large-displacement correction
G critical strain energy release rate, or adhesive fracture energy, for the applied mode I opening
IC
load (J/m )
H thickness of the load-block (mm)
h thickness of the substrate beam at a crack length a (mm)
h thickness of the adhesive layer (mm)
a
l total length of the specimen (mm)
l distance from the centre of the loading pin or of the piano hinge axis to the mid-plane of the
arm of the substrate beam to which the load-block or the piano hinge is attached (mm)
(see Figure 1)
l distance between the centre of the pin-hole in the load-block and the edge of the load-block,
measured towards the tip of the insert (starter film) or the tip of the mode I precrack (mm)
(see Figure 1)
l total length of the load-block (mm) (see Figure 1)
MAX/5 % either the maximum load on the load-displacement curve or the point of intersection of a
straight line with the load-displacement curve with the slope of the straight line corresponding
to C (see Figure 2)
0+5 %
m specimen geometry factor [see Equation (1)]
N load-block correction
NL onset of non-linearity on the load-displacement curve (see Figure 2)
n slope of a plot of log C versus log a, or log (C/N) versus log a if load-blocks are being
10 10 10 10
used
P load measured by the load-cell of the test machine (N)
PROP increments of the crack length during stable crack growth (propagation) that are marked on
the load-displacement curve (see Figure 2)
r correlation coefficient of linear fits
r.h. relative humidity during the test (%)
VIS onset of visually recognizable crack growth at the edge of the specimen that is marked on the
load-displacement curve (see Figure 2)
2 © ISO 2009 – All rights reserved
∆ crack-length correction for a beam that is not perfectly built-in (mm)
δ displacement of the cross-head of the test machine (mm)
δ displacement of the cross-head, corrected for system compliance effects (mm)
cor
4 Principle
A double cantilever beam (DCB) specimen or a tapered double cantilever beam (TDCB) specimen is used to
determine the adhesive fracture energy, G , of structural adhesive joints.
IC
Resistance to both crack initiation and propagation is determined. The resistance to crack initiation is
determined from both a non-adhesive insert placed in the adhesive layer and from a mode I precrack. The
resistance to crack propagation is determined from the mode I precrack. The adhesive fracture energy, G ,
IC
(also termed the critical strain energy release rate) for applied mode I loading is calculated and a
resistance-curve (R-curve), i.e. a plot of the value of G versus crack length, is determined.
IC
5 Apparatus
5.1 Tensile-testing machine, capable of producing a c
...
МЕЖДУНАРОДНЫЙ ISO
СТАНДАРТ 25217
Первое издание
2009-05-01
Клеи. Определение энергии
адгезионного разрушения типа 1
конструкционных клеевых соединений
с использованием образцов типа
двухконсольной балки и конусной
двухконсольной балки
Adhesives – Determination of the mode 1 adhesive fracture energy of
structural adhesive joints using double cantilever beam and tapered
double cantilever beam specimens
Ответственность за подготовку русской версии несёт GOST R
(Российская Федерация) в соответствии со статьёй 18.1 Устава ISO
Ссылочный номер
©
ISO 2009
Отказ от ответственности при работе в PDF
Настоящий файл PDF может содержать интегрированные шрифты. В соответствии с условиями лицензирования, принятыми
фирмой Adobe, этот файл можно распечатать или смотреть на экране, но его нельзя изменить, пока не будет получена
лицензия на интегрированные шрифты и они не будут установлены на компьютере, на котором ведется редактирование. В
случае загрузки настоящего файла заинтересованные стороны принимают на себя ответственность за соблюдение
лицензионных условий фирмы Adobe. Центральный секретариат ISO не несет никакой ответственности в этом отношении.
Adobe - торговый знак фирмы Adobe Systems Incorporated.
Подробности, относящиеся к программным продуктам, использованные для создания настоящего файла PDF, можно найти в
рубрике General Info файла; параметры создания PDF были оптимизированы для печати. Были приняты во внимание все
меры предосторожности с тем, чтобы обеспечить пригодность настоящего файла для использования комитетами-членами
ISO. В редких случаях возникновения проблемы, связанной со сказанным выше, просьба проинформировать Центральный
секретариат по адресу, приведенному ниже.
ДОКУМЕНТ ЗАЩИЩЕН АВТОРСКИМ ПРАВОМ
© ISO 2009
Все права сохраняются. Если не указано иное, никакую часть настоящей публикации нельзя копировать или использовать в
какой-либо форме или каким-либо электронным или механическим способом, включая фотокопии и микрофильмы, без
предварительного письменного согласия ISO, которое должно быть получено после запроса о разрешении, направленного по
адресу, приведенному ниже, или в комитет-член ISO в стране запрашивающей стороны.
ISO copyright office
Case postale 56 • CH-1211 Geneva 20
Tel. + 41 22 749 01 11
Fax + 41 22 749 09 47
E-mail copyright@iso.org
Web www.iso.org
Опубликовано в Швейцарии
ii © ISO 2009 – Все права сохраняются
Содержание Страница
Предисловие .iv
1 Область применения .1
2 Нормативные ссылки .1
3 Символы и сокращенные термины .1
4 Сущность метода.3
5 Аппаратура.3
6 Образцы для испытания.4
6.1 Число образцов .4
6.2 Кондиционирование .4
6.3 Изготовление образцов клеевых соединений .4
6.4 Определение размеров образца .7
6.4.1 Подложки DCB.7
6.4.2 Подложки TDCB .7
6.4.3 Подложки DCB и TDCB .8
6.5 Подготовка образцов для испытания .8
7 Проведение испытания.8
7.1 Схема испытания и регистрация данных.8
7.2 Первоначальное нагружение (стадия нанесения предварительной трещины).8
7.3 Повторное нагружение: испытание с предварительно нанесенной трещиной типа I.9
7.4 Измерение податливости испытательной машины .11
8 Анализ данных.11
8.1 Определение необработанных данных по графику нагрузка-смещение.11
8.1.1 Общие положения .11
8.1.2 Значения страгивания .11
8.1.3 Значения распространения .12
8.2 Определение G .12
IC
8.2.1 Общие положения .12
8.2.2 Двухконсольная балка (DCB).12
8.2.3 Конусная двухконсольная балка (TDCB) .14
9 Протокол испытания.15
9.1 Протокол испытания образцов DCB.15
9.2 Протокол испытания образцов TDCB .16
Приложение A (информативное) Измерение податливости системы.18
Приложение B (нормативное) Процедура на случай нестабильного или “скачкообразного”
роста трещины, наблюдаемого при испытании на разрушение.20
Приложение С (нормативное) Процедура обнаружения возникновения пластической
деформации при испытании клеевых соединений в образцах DCB или TDCB .21
Приложение D (информативное) Краткое описание базовой теории .22
Библиография.26
Предисловие
Международная организация по стандартизации (ISO) представляет собой всемирную федерацию,
состоящую из национальных органов по стандартизации (комитеты-члены ISO). Работа по разработке
международных стандартов обычно ведется техническими комитетами ISO. Каждый комитет-член,
заинтересованный в теме, для решения которой образован данный технический комитет, имеет право
быть представленным в этом комитете. Международные организации, правительственные и
неправительственные, поддерживающие связь с ISO, также принимают участие в работе. ISO тесно
сотрудничает с Международной электротехнической комиссией (IEC) по всем вопросам
стандартизации в области электротехники.
Международные стандарты разрабатываются в соответствии с правилами, приведенными в Части 2
Директив ISO/IEC.
Основное назначение технических комитетов заключается в разработке международных стандартов.
Проекты международных стандартов, принятые техническими комитетами, направляются комитетам-
членам на голосование. Для их опубликования в качестве международных стандартов требуется
одобрение не менее 75 % комитетов-членов, участвовавших в голосовании.
Внимание обращается на тот факт, что отдельные элементы данного документы могут составлять
предмет патентных прав. ISO не несет ответственность за идентификацию каких бы то ни было или
всех подобных патентных прав.
ISO 25217 был подготовлен Техническим комитетом ISO/TC 61, Пластмассы, Подкомитетом SC 2,
Механические свойства.
iv © ISO 2009 – Все права сохраняются
МЕЖДУНАРОДНЫЙ СТАНДАРТ ISO 25217:2009(R)
Клеи. Определение энергии адгезионного разрушения типа
1 конструкционных клеевых соединений с использованием
образцов типа двухконсольной балки и конусной
двухконсольной балки
1 Область применения
Настоящий международный стандарт устанавливает метод, основанный на линейно- упругой механике
разрушения (трещинообразования) (LEFM), для определения сопротивления разрушению
конструкционных клеевых соединений под нагрузкой типа I, с использованием образцов типа
двухконсольной балки (DCB) и конусной двухконсольной балки (TDCB).
2 Нормативные ссылки
Следующие ниже стандарты являются обязательными для применения настоящего документа. В
отношении жестких ссылок действительно только приведенное издание. В отношении плавающих
ссылок действует последнее издание (включая любые изменения).
ISO 291, Пластмассы. Стандартные атмосферы для кондиционирования и испытания
ISO 10365, Клеи. Обозначение основных типов разрушений
3 Символы и сокращенные термины
Применительно к данному международному стандарту используются следующие символы и
сокращенные термины:
A длина вставленной пленки (мм), т.е. расстояние от конца образца до кончика
вставленной пленки (см. Рисунок 1)
a длина трещины (мм), т.е. расстояние между линией приложения нагрузки (пересечение
плоскости, проходящей через центры точечных отверстий или центры осей шарниров с
плоскостью трещины) и вершиной предварительно нанесенной трещины или трещины
на кромке образца (см. Рисунок 1)
a длина предварительно нанесенной трещины (мм), отмеренная от линии приложения
p
нагрузки до вершины предварительно нанесенной трещины типа I
a длина вставленной пленки (мм) между линией приложения нагрузки и кончиком
вставленной пленки (см. Рисунок 1)
B ширина образца (мм)
C (коэффициент) податливости δ/P образца (мм/Н)
C (коэффициент) податливости калибровочного образца, использованного для измерения
cs
податливости системы (мм/Н)
C (коэффициент) податливости образца при максимальной нагрузке (мм/Н)
max
C (коэффициент) податливости системы под действием растягивающей нагрузки (мм/Н)
sy
C (коэффициент) податливости системы под действием растягивающей нагрузки и
total
калибровочного образца, использованного для измерения его (мм/Н) (см.
Приложение A)
C исходная податливость образца, пренебрегая пусковыми эффектами, например, за счет
люфта в креплении образца (мм/Н) (см. Рисунок 2)
C исходная податливость образца, C , умноженная на коэффициент 1,05 (мм/Н)
0+5 % 0
(см. Рисунок 2)
E модуль изгиба плеча подложки (балки) для нанесения клея, рассчитанный по
f
испытанию на распространение трещины типа I DCB (ГПa)
E независимо измеренный модуль изгиба или упругости при растяжении концов
s
составленной из подложек для нанесения клея балки (ГПа). Если подложка
представляет собой волоконный композиционный материал, E является продольным
s
модулем материала в направлении выравнивания волокон
F поправка на большое смещение
G критическая скорость выделения энергии деформации, или энергия адгезионного
IC
разрушения, для нагрузки раскрытия типа I (Дж/м )
H толщина блока нагружения (мм)
h толщина подложки (образца типа балки) для нанесения клея при длине трещины a (мм)
h толщина слоя клея (мм)
a
l общая длина образца (мм)
l расстояние от центра нагружающего штифта или оси рояльной петли до середины
плоскости плеча подложки (балки) для нанесения клея, к которой присоединен блок
нагружения или рояльная петля (мм) (см. Рисунок 1)
l расстояние от центра точечного отверстия в нагружающем блоке до края нагружающего
блока, измеренное в направлении вставленной пленки (стартовой пленки) или вершины
предварительно нанесенной трещины типа I (мм) (см. Рисунок 1)
l общая длина нагружающего блока (мм) (см. Рисунок 1)
MAX/5 % либо максимальная нагрузка на кривой нагрузка-смещение, либо точка пересечения
прямой линии с кривой нагрузка-смещение при наклоне прямой, соответствующем
C (см.Рисунок 2)
0+5 %
m коэффициент формы образца [см. формулу (1)]
N поправка на блок нагружения
NL появление нелинейности на кривой нагрузка-смещение (см. Рисунок 2)
2 © ISO 2009 – Все права сохраняются
n наклон графика зависимости log C от log a, или log (C/N от log a, если используются
10 10 10 10
нагружающие блоки
P нагрузка, измеренная датчиком нагрузки испытательной машины (Н)
PROP приращения длины трещины при стабильном росте (распространении) трещины,
которые отмечаются на кривой нагрузка-смещение (см. Рисунок 2)
r коэффициент корреляции подбора прямых
r.h. относительная влажность во время испытания (%)
VIS начало визуально определяемого роста трещины на кромке образца, которое отмечают
на кривой нагрузка-смещение (см. Рисунок 2)
Δ поправка на длину трещины для балки, заделанной неидеально (мм)
δ смещение ползуна испытательной машины (мм)
δ смещение ползуна испытательной машины с поправкой на эффекты податливости
cor
системы (мм)
4 Сущность метода
Образец типа двухконсольной балки (DCB) или конусной двухконсольной балки (TDCB) используют
для определения энергии адгезионного разрушения, G , конструкционных клеевых соединений.
IC
Определяют сопротивление зарождению и распространению трещины. Сопротивление зарождению
трещины определяют по неадгезионной вставке, помещенной в
...
Questions, Comments and Discussion
Ask us and Technical Secretary will try to provide an answer. You can facilitate discussion about the standard in here.