聚合物基复合材料层压板开孔疲劳响应的标准实施规程 ASTM D7615/D7615M-23

一、标准背景与定位

聚合物基复合材料在航空航天、风电叶片、汽车轻量化等领域的结构中，不可避免地需要开孔——用于螺栓连接、管路穿过、减重设计或检修通道。然而，开孔会切断承载纤维，在孔边形成严重的应力集中，使该部位成为整个结构中最薄弱的环节。据统计，复合材料结构中超过70%的疲劳失效发生在开孔或连接区域。

ASTM D7615/D7615M-23《聚合物基复合材料层压板开孔疲劳响应的标准实施规程》 （Standard Practice for Open-Hole Fatigue Response of Polymer Matrix Composite Laminates）正是针对这一工程痛点制定的国际标准。该标准由美国材料与试验协会（ASTM） 发布，由ASTM D30（复合材料）委员会及其D30.05（结构试验方法）分委员会制定，发布日期为2023年9月1日，全部代替ASTM D7615/D7615M-19（2019版），是该标准的第3版。标准共7页，归入ASTM年鉴第15.03卷。

二、标准定位：静态开孔强度标准的“疲劳补充”

ASTM D7615/D7615M-23并非独立的试验方法，而是对两项静态开孔强度测试方法的循环加载补充：

标准将静态试验中“一次加载到破坏”扩展为“恒幅循环加载直至失效”，使测试结果更贴近结构件在实际服役中承受反复载荷的真实工况。

三、标准适用范围

本标准适用于连续纤维增强聚合物基复合材料层压板，层压板相对于测试方向既对称又平衡。可接受的层压板和厚度范围见标准第8.2条。

标准限于恒幅单轴加载，机器控制使试样承受重复的恒幅力（应力）循环。工程应力或施加的力均可作为恒幅疲劳变量。重复加载可以是拉伸、压缩或反向加载，具体取决于所用试样和程序。

四、标准未强制规定的参数

标准第1.2条明确指出，几项重要的试样参数并未强制规定，但要求必须明确指定并报告：

这些参数的选择直接影响开孔疲劳寿命，用户须根据实际工程应用场景确定。

五、标准的核心用途

标准第5.1条明确指出，本标准旨在为材料规范、研究与开发、材料设计许用值和质量保证提供开孔疲劳数据。其主要输出成果是试样在特定加载和环境条件下的疲劳寿命。重复测试可获得针对特定材料类型、层压板铺层顺序、环境和加载条件的疲劳寿命分布。

本标准对于从相对小型标准试样开发设计系数尤为有用——这些系数考虑了环境条件和数据分散性的影响，可应用于更大规模试验件（从结构元件到全尺寸结构）的测试程序。大规模试验件在非实验室环境下进行测试往往不切实际，且制造足够多的试验件以确定统计分布可能成本过高。

六、化学工业合成材料老化质量监督检验中心的服务能力

化学工业合成材料老化质量监督检验中心（广州老化所）下设复合材料检测实验室，已通过国家级CMA资质认定和中国合格评定国家认可委员会实验室认可（CNAS L1135） ，可依据ASTM D7615/D7615M-23标准提供检测服务，出具国际互认的检测报告。中心同时拥有中国民用航空总局适航目击试验实验室、中国商飞试验资格认可实验室等多项航空航天领域专业资质。