GB/T 41049-2021 纖維金屬層板彎曲性能試驗(yàn)方法（正式版）

GB/T41049—2021纖維金屬層板彎曲性能試驗(yàn)方法國家市場監(jiān)督管理總局國家標(biāo)準(zhǔn)化管理委員會IGB/T41049—2021本文件按照GB/T1.1—2020《標(biāo)準(zhǔn)化工作導(dǎo)則第1部分：標(biāo)準(zhǔn)化文件的結(jié)構(gòu)和起草規(guī)則》的規(guī)定請注意本文件的某些內(nèi)容可能涉及專利。本文件的發(fā)布機(jī)構(gòu)不承擔(dān)識別專利的責(zé)任。本文件由全國工程材料標(biāo)準(zhǔn)化工作組(SAC/SWG3)提出并歸口。維研究設(shè)計院有限公司、江蘇省復(fù)合材料學(xué)會、江陰協(xié)統(tǒng)汽車附件有限公司。GB/T41049—2021纖維金屬層板彎曲性能試驗(yàn)方法2規(guī)范性引用文件件，僅該日期對應(yīng)的版本適用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本(包括所有的修改單)適用于GB/T1446—2005纖維增強(qiáng)塑GB/T2918塑料試樣狀態(tài)調(diào)節(jié)和試驗(yàn)的標(biāo)準(zhǔn)環(huán)境GB/T8170數(shù)值修約規(guī)則與極限數(shù)彎曲應(yīng)力flexuralstress試驗(yàn)機(jī)上兩個支座中心軸間的距離。12GB/T41049—20213.5撓度deflection試樣表面在彎曲過程中變形處的法線與初始位置的最大高差。3.6彎曲應(yīng)變flexuralstrain3.7在彎曲應(yīng)力-彎曲應(yīng)變曲線或彎曲載荷-撓度曲線上，根據(jù)初始部分斜率求出的值。4試驗(yàn)原理5試驗(yàn)設(shè)備試驗(yàn)機(jī)應(yīng)滿足GB/T1446—2005第5章的規(guī)定，并按照J(rèn)JG139的規(guī)定定期檢定，其測力系統(tǒng)準(zhǔn)確度應(yīng)為1.0級或優(yōu)于1.0級。采用精度不低于0.01mm的測量儀器，用于測量試樣的寬度b及厚度h。采用應(yīng)變片或撓度計測量彎曲應(yīng)變或撓度。彎曲試驗(yàn)裝置示意圖見圖1,加載壓頭和支座的寬度應(yīng)大于試樣的寬度，加載壓頭應(yīng)將壓力作用于試驗(yàn)裝置調(diào)節(jié)應(yīng)滿足如下要求：c)加載壓頭和支座的硬度不小于55HRC,接觸面無劃痕和毛刺。3GB/T41049—2021L——跨距；r1——加載壓頭的圓角半徑；r?——支座的圓角半徑。圖1試驗(yàn)裝置6.1形狀與尺寸試樣的形狀與尺寸見圖2,試樣的形狀與尺寸建議滿足如下關(guān)系：a)試樣的跨距取：14h～24h,試樣的長度需至少比支座跨距超出20%;b)推薦試樣的寬度?。篵=10mm～15mm,推薦試樣的長度?。簂=60mm～100mm,并在報告中注明。圖2試樣形狀與尺寸6.2試樣切割加工試樣經(jīng)機(jī)械加工制得，所加工試樣的主軸應(yīng)平行或垂直于材料的主要方向軸。6.3試樣檢查試樣應(yīng)平整無扭曲，無分層，表面清潔，邊緣光滑。長度方向厚度均勻，且任一點(diǎn)的厚度不超過平均厚度的士5%。在每個試樣的中心及兩邊，取3個點(diǎn)測量試樣的寬度，每個試樣寬度的允許偏差為±0.2mm。6.4試樣數(shù)量每組有效試樣數(shù)量應(yīng)不小于5個。4GB/T41049—20217狀態(tài)調(diào)節(jié)8試驗(yàn)過程8.1試驗(yàn)環(huán)境應(yīng)符合GB/T1446—2005中第3章的規(guī)定。8.2試樣尺寸的測量測量試樣取點(diǎn)位置見圖3,在每個試樣的中心及兩邊，取3個點(diǎn)分別測量試樣的寬度和厚度，精確至0.01mm,測量結(jié)果取3點(diǎn)的平均值。h跨距選?。簩?biāo)準(zhǔn)試樣，即試樣厚度1mm≤h≤3mm時，跨距取14h～24h,采用精度不低于0.01mm的測量儀器測量跨距L。注1:對厚度h>3mm的試樣，為避免層間剪切破壞，跨距在14h～24h范圍內(nèi)適當(dāng)選取偏大值。注2:對厚度h<1mm的試樣，為使其載荷落在試驗(yàn)機(jī)許可的載荷容量范圍內(nèi)，跨距在14h～24h范圍內(nèi)適當(dāng)選取8.4試樣安裝跨距的中央位置并與試樣平面垂直。8.5試驗(yàn)速度通過位于跨距中點(diǎn)處的加載壓頭在試樣寬度上均勻地施加載荷，直到試樣破壞或載荷下降30%。5GB/T41049—20218.7數(shù)據(jù)采集試樣呈層間剪切破壞，有明顯內(nèi)部缺陷或在試樣中間三分之一以外破壞的應(yīng)予以作廢。同批有效試驗(yàn)結(jié)果不足5個時，應(yīng)增加開展試驗(yàn)的樣本數(shù)，使有效結(jié)果達(dá)到5個。a)可接受的彎曲失效模式：2)外層金屬破壞，見圖4b)。b)不可接受的失效模式：1)層間剪切失效，見圖4c);2)混合失效(包含層間剪切失效),見圖4d)。a)纖維破壞b)外層金屬破壞c)層間剪切失效d)混合失效9計算及結(jié)果表示纖維金屬層板在該方法測試下，典型的載荷-撓度曲線如圖5所示。彎曲過程主要包括四個階段，6GB/T41049—2021并在各個階段有不同的曲線特征和失效行為。I為彈性段，該階段基體纖維及金屬均處于彈性階段，彎曲載荷與撓度呈近似的線性關(guān)系。Ⅱ?yàn)樗苄远?，纖維層開始出現(xiàn)單絲斷裂。Ⅲ為纖維破壞段，基體呈現(xiàn)明顯開裂。IN為分層破壞段，纖維層完全破壞，金屬層與纖維層發(fā)生分層，層板完全失效。圖5彎曲失效的典型載荷-撓度曲線9.2彎曲強(qiáng)度σ,的計算時，彎曲強(qiáng)度按式(1)計算：時，彎曲強(qiáng)度按式(2)計算：式中：σ——彎曲強(qiáng)度，單位為兆帕(MPa);PM——最大載荷或破壞載荷，單位為牛頓(N);L——跨距，單位為毫米(mm);b——試樣寬度，單位為毫米(mm);h——試樣厚度，單位為毫米(mm);δM——最大撓度，單位為毫米(mm)。9.3彎曲彈性模量Er的計算按照載荷-彎曲應(yīng)變曲線計算時，彎曲彈性模量按式(3)計算：.(3)按照載荷-撓度曲線計算時，彎曲彈性模量按式(4)計算： (4)式中：E——彎曲彈性模量，單GB/T41049—2021P——載荷-彎曲應(yīng)變曲線初始直線段的載荷增量，單位為牛頓(N);E與載荷增量P對應(yīng)的彎曲應(yīng)變量；δ——與載荷增量P對應(yīng)的撓度增量，單位為毫米(mm)。9.4每組試樣的算術(shù)平均值、標(biāo)準(zhǔn)差計算每組試樣的算術(shù)平均值按式(5)計算，保留三位有效數(shù)字： (5)每組試樣的標(biāo)準(zhǔn)差按式(6)計算，保留兩位有效數(shù)字：…式中：X——試樣彎曲強(qiáng)度或彎曲彈性模量的算術(shù)平均值，單位為兆帕(MPa);X;——試樣的彎曲強(qiáng)度或彎曲彈性模量，單位為兆帕(MPa);n——試樣數(shù)；s——標(biāo)準(zhǔn)差，單位為兆帕(MPa)。9.5數(shù)值修約數(shù)值修約按照GB/T8170進(jìn)行，彎曲強(qiáng)度修約到四位有效數(shù)字，標(biāo)準(zhǔn)差修約到三位有效數(shù)字，彎曲彈性模量修約到三位有效數(shù)字。10試驗(yàn)報告除非雙方另有協(xié)議，試驗(yàn)報告應(yīng)至少包括以下信息：a)試樣的材料類別信息，包括試樣纖維鋪層取向和具體結(jié)構(gòu)；b)試驗(yàn)條件信息；c)所采用的文件編號；d)使用儀器的型號及編號；e)加載壓頭及支座的圓角半徑；f)試樣來源信息；g)試樣的唯一性標(biāo)識；