BS ISO 21971:2019
Тонкая керамика (современная керамика, современная техническая керамика). Механические свойства керамических композитов при температуре окружающей среды, на воздухе атмосферного давления. Определение кольцевых растягивающих свойств труб.

Стандартный №

BS ISO 21971:2019

Дата публикации

2019

Разместил

British Standards Institution (BSI)

Последняя версия

BS ISO 21971:2019

сфера применения

Обзор стандарта и техническая база

BS ISO 21971:2019 определяет метод испытания на кольцевое растяжение труб из композитного материала с керамической матрицей, армированного непрерывными волокнами, на воздухе при нормальных температуре и давлении. Этот стандарт учитывает уникальные характеристики трубчатой геометрии и устраняет неспособность традиционных плоских образцов точно отражать изменения структуры волокон.

---

Основные принципы испытаний

Элементы	Технические требования	Метод реализации
Метод нагружения	Косвенное нагнетание гидравлического масла	Расширение эластичного вкладыша для создания равномерного радиального давления
Измерение деформации	Разрешение ≤1%	Метод тензодатчика (длина＞3 волоконных блока) или корреляции цифрового изображения
Отказ Заключение	Внезапное падение давления на 10%	Синхронная запись кривой давление-деформация

---

Основные требования к подготовке образцов

Геометрические размеры: наружный диаметр ≥ 7 мм, толщина стенки ≥ 0,5 мм (как минимум однослойное волокно), рекомендуемое отношение калибровочной длины (l/d_o) 2-3, минимум 30 мм. Обратите особое внимание на допуск цилиндричности трубки ≤ 0,1 мм.

Сравнение четырех схем обработки:

• Исходный образец: сохраняет изготовленные характеристики поверхности, но склонен к разрушению на участках нестандартной длины
• Обработка, соответствующая применению: имитирует реальные процессы обработки поверхности компонента
• Индивидуальная обработка: готовые решения по обработке для определенных категорий материалов
• Стандартная процедура: использование алмазных инструментов для поэтапного шлифования (однократная подача ≤0,03 мм)

---

Состав испытательной системы

Стандарт рекомендует использовать гидравлическую систему наддува, состоящую из следующих модулей:

1. масляная ванна с постоянной температурой (колебание температуры ≤±1℃)
2. кольцевая эластичная подкладка (давление утечки ≥1,5 раза превышает ожидаемое давление разрыва)
3. Датчик давления (точность 0,5% полной шкалы)
4. Система сбора данных (частота дискретизации ≥10 Гц)

Варианты измерения деформации: При использовании метода DIC необходимо использовать телецентрическую линзу, чтобы исключить влияние кривизны трубки . Рекомендуется разрешение в пикселях ≤20 мкм/пкс.

---

Метод обработки данных

Формула расчета кольцевого напряжения:

σ_θθ = P×(R_i²)/(R_o²-R_i²) ×10⁴ (МПа)

Где R_i и R_{o — средние значения внутреннего и внешнего радиусов соответственно. Среднее арифметическое должно быть взято из трех измерений, выполненных на базовой длине.}

Расчет модуля упругости: Для нелинейных материалов рекомендуется использовать точки напряжения-деформации, соответствующие 0,1σ_м и 0,5σ_м, для расчета псевдоупругого модуля.

---

Рекомендации по внедрению и распространенные проблемы

Контроль действительности:

• Предпочтительно использовать режим контроля смещения (чтобы избежать «неконтролируемой» деформации при контроле давления)
• Разрушение должно произойти в пределах базовой длины, в противном случае данные недействительны
• Каждая группа действительных образцов должна иметь ≥3, а для оценки распределения прочности рекомендуется более 5

Техническое развитие: По сравнению с ASTM C1863-18, этот стандарт добавляет инструкции по применимости для 3D-волоконные структуры и уточняет спецификации реализации метода корреляции цифровых изображений.