《纖維增強聚合物基復合材料層合板拉伸性能試驗方法》編制說明

《纖維增強聚合物基復合材料層合板

拉伸性能試驗方法》

編制說明

1、工作簡況

制定本標準任務(wù)來源于CSTM標準委員會航空材料領(lǐng)域委員會2019年下達的

計劃，標準計劃編號為CSTMLX00280-2019。2019年開始制定工作，2020年完

成。

中國航發(fā)北京航空材料研究院承擔標準主編工作，參編單位包括:中國直升

機設(shè)計研究所、沈陽飛機工業(yè)（集團）有限公司、中航復合材料有限責任公司和

中國航發(fā)商用航空發(fā)動機有限責任公司。

工作組成員名單如下：

成員姓名所在單位職稱分工

鄧立偉中國航發(fā)北京航空材料研究院高工方案制定、標準編寫、驗證試驗

陳新文中國航發(fā)北京航空材料研究院高工驗證試驗、數(shù)據(jù)處理

王海鵬中國航發(fā)北京航空材料研究院高工標準資料收集、驗證試驗

何志平中國直升機設(shè)計研究所高工標準技術(shù)內(nèi)容分析討論

馬麗婷中國航發(fā)北京航空材料研究院高工標準資料收集、組織初稿討論

楊國騰沈陽飛機工業(yè)（集團）有限公司研究員標準技術(shù)內(nèi)容分析討論

王雅娜中國航發(fā)北京航空材料研究院工程師標準資料收集、組織初稿討論

張代軍中國航發(fā)北京航空材料研究院高工標準技術(shù)內(nèi)容分析討論

鄭林峰中國直升機設(shè)計研究所工程師標準技術(shù)內(nèi)容分析討論

朱凱中航復合材料有限責任公司研究院標準技術(shù)內(nèi)容分析討論

中國航發(fā)商用航空發(fā)動機有限責

王禎鑫高工標準技術(shù)內(nèi)容分析討論

任公司

楊洋中國航發(fā)北京航空材料研究院工程師標準資料收集、組織初稿討論

2、標準化對象簡要情況及制修訂標準的原則

2.1標準化對象簡要情況

國外復合材料拉伸試驗標準有：ASTMD3039、ASTMD638、SACMASRM4R、

SACMASRM9和ISO527-4，ASTMD638不適用于模量超過20GPa的樹脂基復合

材料性能測試。ASTMD3039對試驗機的裝夾的要求需要完善，對90°單向試驗

件的夾持要求不盡合理，且不完全適用于高溫環(huán)境下的0°拉伸性能測試。SACMA

SRM4R僅適用于測定由高模量連續(xù)纖維（>20GPa）增強的樹脂基復合材料的面

內(nèi)拉伸性能。SACMASRM9為定向正交鋪層纖維—樹脂基復合材料拉伸試驗方法，

其強度性能通過推導得出，其結(jié)果的準確性業(yè)內(nèi)尚未形成廣泛共識。

國內(nèi)復合材料拉伸試驗標準有：GB/T3354和GB/T1447。GB/T3354除了

存在D3039存在的問題以外，還存在對非.室溫條件下的保溫時間規(guī)定過于寬泛

等問題。GB/T1447標準參照ISO527-4:1997制定，兼顧了D638和D3039中的

測試方法，但存在一些差異。相比之下，該標準的內(nèi)容顯得大而廣，不夠小而精，

在關(guān)鍵問題上，沒有明確的規(guī)定，例如：彎曲的控制、試樣制備工藝、加強片（如

果用）的材質(zhì)和制備等，在這些內(nèi)容上需要進一步改進。

2.2制修訂標準的原則

目前，國內(nèi)外主要的聚合物基復合材料拉伸試驗方法已經(jīng)不能很好滿足材料

性能測試需求，急需制定技術(shù)內(nèi)容更系統(tǒng)、合理、適用范圍更廣的測試方法。

本標準是在借鑒國內(nèi)外主要的聚合物基復合材料拉伸試驗方法基礎(chǔ)上，結(jié)合

多年研究成果制定。

3、采用國際標準和國外先進標準情況

本標準沒有直接采用國際標準和國外先進標準，但部分技術(shù)內(nèi)容借鑒了

ASTMD3039/D3039M-14《聚合物基復合材料拉伸性能標準試驗方法》和SACMA

4R-94《定向纖維—樹脂基復合材料拉伸性能SACMA推薦測試方法》本方法是關(guān)

于聚合物基復合材料拉伸性能標準試驗方法。本次標準制訂，借鑒了ASTM

D3039/D3039M-14的兩個重要技術(shù)內(nèi)容，借鑒了SACMA4R-94的一個重要技術(shù)內(nèi)

容。

1）借鑒了ASTMD3039/D3039M-14中的試樣形式，為矩形直條形試樣；

2）借鑒了ASTMD3039/D3039M-14中彎曲百分比的測量；

3）借鑒了ASTMD3039/D3039M-14中試樣破壞模式的描述方法；’

4）借鑒了SACMA4R-94中試樣厚度的要求。

4、標準主要內(nèi)容確定依據(jù)

1）標準名稱

標準名稱采用“聚合物基復合材料”，而不是“樹脂基復合材料”，具體理由

如下：

A、當前最新版GB中纖維復合材料力學性能試驗方法名稱中均使用“聚合物

基復合材料”；

B、ASTMD30委員會關(guān)于復合材料的力學性能試驗方法名稱中材料的表述均

使用“polymermatrixcomposites”（聚合物基復合材料），而不是“resinmatrix

composites”（樹脂基復合材料）。

2）適用范圍

適用于纖維增強聚合物基復合材料，纖維主要包括：碳纖維、玻璃纖維、芳

綸纖維和聚酰亞胺纖維等。與ASTMD3039和SACMA4R-94相比，擴大了的應(yīng)用

范圍。

3）試樣

借鑒了ASTMD3039對試樣長度和寬度的規(guī)定，借鑒了SACMA4R-94對試樣

厚度的規(guī)定。借鑒了ASTMD3039中對加強片的相關(guān)規(guī)定，如斜削角度。但也與

區(qū)別，測試90?單向材料時不要求粘貼加強片，而是采用襯墊砂布夾持的方式。

4）非標準試驗環(huán)境條件

借鑒了DOTFAA03-19中的有關(guān)規(guī)定，同時對保溫時間的規(guī)定更加嚴格。

5、主要試驗（或驗證）結(jié)果的分析

1、擴大適用范圍的驗證

采用修訂后的標準技術(shù)參數(shù)分別對玻纖織物復合材料（5231/EW180B）、芳綸

纖維復合材料復合材料（3233/023A）和聚酰亞胺纖維復合材料進行了成功測定，

證明了玻璃纖維增強聚合物基復合材料、芳綸纖維增強聚合物基復合材料和聚酰

亞胺纖維增強聚合物基復合材料均適用于本方法。

2、90?單向復合材料拉伸試樣不粘貼加強片的驗證

通過試驗發(fā)現(xiàn)90?單向復合材料拉伸試樣不需要粘貼加強片，采用一定目

數(shù)的砂布輔助夾持即可成功測試。粘貼加強片反而存在兩方面缺點，一是增加制

樣成本，二是增加制樣難度，不利于獲得準確的性能數(shù)據(jù)。

6、與有關(guān)的現(xiàn)行的方針、政策、法律、法規(guī)和強制性標準的關(guān)系

本標準與現(xiàn)行國家法律、法規(guī)及國家標準、國家軍用標準、行業(yè)標準無沖突，

技術(shù)內(nèi)容比相關(guān)方法更先進，更完善。

7、重大分歧意見的處理經(jīng)過和依據(jù)

無。

8、預期的社會、經(jīng)濟效果

該測試方法普遍適用于各類定向纖維增強的聚合物基復合材料拉伸性能測

試，可供各行業(yè)相關(guān)研究人員使用，具有廣泛的社會效應(yīng)。同時，該標準可很大

程度上幫助科研人員避免無效試驗，共提供了比較全面的測試項目，幫助企業(yè)節(jié)

省成本，具有一定的經(jīng)濟效益。

9、貫徹標準的要求和措施建議

1）鑒于國內(nèi)復合材料相關(guān)試驗標準技術(shù)內(nèi)容普遍落后，為正確表征和測定

纖維增強聚合物基復合材料的拉伸性能，應(yīng)大力宣貫修訂后標準試驗方法。

2）當測試材料非碳纖維增強聚合物基復合材料時，不建議大批量制樣測試，

應(yīng)先小批量制樣，確定可獲得有效的破壞模式后，再大批量制樣測試。

10、廢止有關(guān)標準的建議

無。

11、標準涉及專利情況說明

無。

12、重要需要說明的事項

本標準編制所參考的資料清單如下：

[1]ASTMD3039/D3039M-14聚合物基復合材料拉伸性能標準試驗方法

[2]ASTMD638-08塑料拉伸性能標準試驗方法

[3]SACMA9-94定向正交鋪層纖維—樹脂基復合材料拉伸性能SACMA推薦測試

方法

[4]ISO527-4塑料拉伸性能的測定，第4部分：各向同性和正交各向異性纖

維增強塑料復合材料的試驗條件

[5]GB/T3354-2014定向纖維增強聚合物基復合材料拉伸性能試驗方法

[6]GB/T1447-2005纖維增強塑料拉伸性能試驗方法

CSTM團體標準

編制說明

標準名稱纖維增強聚合物基復合材料層合板拉伸性

能試驗方法

主編單位中國航發(fā)北京航空材料研究院

計劃編號CSTMLX00280-2019

填報時間2019.08.28

《纖維增強聚合物基復合材料層合板

拉伸性能試驗方法》

編制說明

1、工作簡況

制定本標準任務(wù)來源于CSTM標準委員會航空材料領(lǐng)域委員會2019年下達的

計劃，標準計劃編號為CSTMLX00280-2019。2019年開始制定工作，2020年完

成。

中國航發(fā)北京航空材料研究院承擔標準主編工作，參編單位包括:中國直升

機設(shè)計研究所、沈陽飛機工業(yè)（集團）有限公司、中航復合材料有限責任公司和

中國航發(fā)商用航空發(fā)動機有限責任公司。

工作組成員名單如下：

成員姓名所在單位職稱分工

鄧立偉中國航發(fā)北京航空材料研究院高工方案制定、標準編寫、驗證試驗

陳新文中國航發(fā)北京航空材料研究院高工驗證試驗、數(shù)據(jù)處理

王海鵬中國航發(fā)北京航空材料研究院高工標準資料收集、驗證試驗

何志平中國直升機設(shè)計研究所高工標準技術(shù)內(nèi)容分析討論

馬麗婷中國航發(fā)北京航空材料研究院高工標準資料收集、組織初稿討論

楊國騰沈陽飛機工業(yè)（集團）有限公司研究員標準技術(shù)內(nèi)容分析討論

王雅娜中國航發(fā)北京航空材料研究院工程師標準資料收集、組織初稿討論

張代軍中國航發(fā)北京航空材料研究院高工標準技術(shù)內(nèi)容分析討論

鄭林峰中國直升機設(shè)計研究所工程師標準技術(shù)內(nèi)容分析討論

朱凱中航復合材料有限責任公司研究院標準技術(shù)內(nèi)容分析討論

中國航發(fā)商用航空發(fā)動機有限責

王禎鑫高工標準技術(shù)內(nèi)容分析討論

任公司

楊洋中國航發(fā)北京航空材料研究院工程師標準資料收集、組織初稿討論

2、標準化對象簡要情況及制修訂標準的原則

2.1標準化對象簡要情況

國外復合材料拉伸試驗標準有：ASTMD3039、ASTMD638、SACMASRM4R、

SACMASRM9和ISO527-4，ASTMD638不適用于模量超過20GPa的樹脂基復合

材料性能測試。ASTMD3039對試驗機的裝夾的要求需要完善，對90°單向試驗

件的夾持要求不盡合理，且不完全適用于高溫環(huán)境下的0°拉伸性能測試。SACMA

SRM4R僅適用于測定由高模量連續(xù)纖維（>20GPa）增強的樹脂基復合材料的面

內(nèi)拉伸性能。SACMASRM9為定向正交鋪層纖維—樹脂基復合材料拉伸試驗方法，

其強度性能通過推導得出，其結(jié)果的準確性業(yè)內(nèi)尚未形成廣泛共識。

國內(nèi)復合材料拉伸試驗標準有：GB/T3354和GB/T1447。GB/T3354除了

存在D3039存在的問題以外