《纖維增強(qiáng)聚合物基復(fù)合材料層合板拉伸性能試驗(yàn)方法》征求意見稿

ICSXX.XXX.XX

XXX

團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)

T/CSTMXXXXX-201X

纖維增強(qiáng)聚合物基復(fù)合材料層合板

拉伸性能試驗(yàn)方法

TestMethodforTensilePropertiesofFiberReinforcedPolymerMatrix

CompositeLaminates

201X-XX-XX發(fā)布201X-XX-XX實(shí)施

中關(guān)村材料試驗(yàn)技術(shù)聯(lián)盟發(fā)布

T/CSTMXXXXX-2019

纖維增強(qiáng)聚合物基復(fù)合材料層合板拉伸性能試驗(yàn)方法

1范圍

本標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了聚合物基復(fù)合材料拉伸試驗(yàn)的試樣、試樣制備、試驗(yàn)設(shè)備與測量器具、試驗(yàn)環(huán)境、試

樣狀態(tài)調(diào)節(jié)、試驗(yàn)步驟、試驗(yàn)結(jié)果的計(jì)算和試驗(yàn)報(bào)告。

本標(biāo)準(zhǔn)適用于均衡對(duì)稱纖維增強(qiáng)聚合物基復(fù)合材料拉伸性能的測定。

2規(guī)范性引用文件

下列文件對(duì)于本文件的應(yīng)用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，僅所注日期的版本適用于本文

件。凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改單）適用于本文件。

GB/T1446纖維增強(qiáng)塑料性能試驗(yàn)方法總則

GB/T3961纖維增強(qiáng)塑料術(shù)語

3試樣

3.1試樣形狀和尺寸

試樣的形狀和尺寸見圖1。推薦的試樣幾何尺寸見表1。

制圖注釋：

在以下條件下，依據(jù)ANSIY14.5M-1982說明制圖；

以毫米為單位的所有有小數(shù)的尺寸的公差依下列各項(xiàng)：

無小數(shù).×.××

±3±1±.3

所有角度的公差為：±.5°；

鋪層方向方位公差為：相對(duì)于基準(zhǔn)面-A-±.5°；

加工邊緣最終的粗糙度不能超過1.6（依據(jù)ASAB46.1，粗糙度以微米為單位）；

由以下提供的數(shù)據(jù)，適用于所示繪圖區(qū)的所有范圍：材料、鋪層、相對(duì)于-A-的鋪層方向基準(zhǔn)、總長、標(biāo)

距、試件厚度、加強(qiáng)片材料、加強(qiáng)片厚度、加強(qiáng)片長度、加強(qiáng)片錐面角度、加強(qiáng)片粘合劑。

粘合劑不能在試件上結(jié)塊。

圖2拉伸試驗(yàn)試樣圖（SI）

圖1試樣形狀和尺寸

3.2試樣制備

1

T/CSTMXXXXX-2019

試樣制備按GB/T1446規(guī)定進(jìn)行。通過水潤滑的精確砂輪切割、銑切或磨削，得到試件最終尺寸，

應(yīng)避免由于不適當(dāng)?shù)募庸し椒ǘ鹎锌?、劃痕、粗糙、不平的表面或者分層。高溫（?40℃）環(huán)境

下測試的0°單向復(fù)合材料建議采用0°本體材料制備加強(qiáng)片。

表1推薦的拉伸試件幾何尺寸A

纖維寬度總長度最小厚度加強(qiáng)片長度加強(qiáng)片厚度加強(qiáng)片倒角

方向mmmmmmmmmm?

單向0°152501.0561.57-90

單向90°251752.0——7-90

對(duì)稱均衡252502.05627-90

隨機(jī)不連續(xù)252502.0—27-90

3.3試樣數(shù)量

每組有效試樣不少于5個(gè)。

4試驗(yàn)設(shè)備與測量器具

4.1試驗(yàn)機(jī)應(yīng)符合GB/T1446中的規(guī)定。

4.2用帶有4～5mm公稱直徑雙球面接觸面的千分尺測量試樣厚度，用帶有平測量頭的千分尺測量試

樣寬度。儀器的精度應(yīng)滿足其最小讀數(shù)在試樣寬度和厚度尺寸的1%以內(nèi)。

4.3通過應(yīng)變片、引伸計(jì)或非接觸光學(xué)測量裝置測量應(yīng)變。

4.4環(huán)境試驗(yàn)箱應(yīng)滿足試驗(yàn)要求，經(jīng)計(jì)量檢定合格，并在有效期內(nèi)。

5試驗(yàn)條件

5.1試驗(yàn)環(huán)境條件

5.1.1實(shí)驗(yàn)室標(biāo)準(zhǔn)環(huán)境條件

實(shí)驗(yàn)室標(biāo)準(zhǔn)環(huán)境條件按照GB/T1446中的規(guī)定。

5.1.2非標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)環(huán)境條件

5.1.2.1高溫試驗(yàn)環(huán)境條件

首先將環(huán)境箱和試驗(yàn)夾具預(yù)熱到規(guī)定的試驗(yàn)溫度，然后將試樣加熱到規(guī)定的試樣溫度，并用與試樣

工作段直接接觸的溫度傳感器加以校驗(yàn)，試件升溫的時(shí)間不應(yīng)超過5分鐘。在試樣達(dá)到試驗(yàn)溫度后，對(duì)

干態(tài)試樣，保溫5min開始試驗(yàn)，對(duì)濕態(tài)試樣，保溫2min開始試驗(yàn)。試驗(yàn)過程中，試樣溫度保持在規(guī)定

試驗(yàn)溫度±3℃范圍內(nèi)。

5.1.2.2低溫試驗(yàn)環(huán)境條件

首先將環(huán)境箱和試驗(yàn)夾具冷卻到規(guī)定的溫度，然后將試樣冷卻到規(guī)定的試樣溫度，并用與試樣工作

段直接接觸的溫度傳感器加以校驗(yàn)，試件升溫的時(shí)間不應(yīng)超過5分鐘。在試樣達(dá)到試驗(yàn)溫度后，保溫5min

開始試驗(yàn)。試驗(yàn)過程中，試樣溫度保持在規(guī)定試驗(yàn)溫度±3℃范圍內(nèi)。

2

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5.2試樣狀態(tài)調(diào)節(jié)

5.2.1干態(tài)試樣狀態(tài)調(diào)節(jié)

試驗(yàn)前，試樣在實(shí)驗(yàn)室標(biāo)準(zhǔn)環(huán)境條件下至少放置24h。

5.2.2濕態(tài)試樣狀態(tài)調(diào)節(jié)

試驗(yàn)前，應(yīng)在規(guī)定的溫度和濕度條件下使試樣達(dá)到所要求的吸濕狀態(tài)。

濕態(tài)試樣狀態(tài)結(jié)束后，應(yīng)將試樣用濕布（面紗或脫脂棉）包裹放入密封袋內(nèi)，直至進(jìn)行力學(xué)試驗(yàn)，

試樣在密封袋內(nèi)儲(chǔ)存的時(shí)間應(yīng)不超過14天。

5.3應(yīng)變計(jì)安裝

如需要，每組試樣中選擇1個(gè)試樣，在其工作段中心兩個(gè)表面對(duì)稱位置背對(duì)背地安裝引伸計(jì)或粘貼

應(yīng)變片，并計(jì)算試樣的彎曲百分比：

εf?εb

By=×100%(4)

εf+εb

式中：

正面?zhèn)鞲衅黠@示的應(yīng)變，單位為毫米每毫米（）；

εf——mm/mm

背面?zhèn)鞲衅黠@示的應(yīng)變，單位為毫米每毫米（）；

εb——mm/mm

試件彎曲百分比，。

By——%

若彎曲百分比不超過3%，則同組的其他試樣可使用單個(gè)傳感器。若彎曲百分比大于3%，則同組所

有試樣均應(yīng)背對(duì)背安裝引伸計(jì)或粘貼應(yīng)變計(jì)，試樣的應(yīng)變?nèi)蓚€(gè)背對(duì)背引伸計(jì)或?qū)ΨQ應(yīng)變計(jì)測得應(yīng)變的

算術(shù)平均值。

6試驗(yàn)步驟

6.1試驗(yàn)前準(zhǔn)備

6.1.1按GB/T1446規(guī)定檢查試樣外觀，對(duì)每個(gè)試樣編號(hào)。

6.1.2按6節(jié)的規(guī)定對(duì)試樣進(jìn)行狀態(tài)調(diào)節(jié)。

6.1.3在工作段內(nèi)三個(gè)不同的位置由A=w×h確定試件的面積，取以上三個(gè)位置測量面積的平均值，精

確至0.01mm。

6.1.4若采用非接觸光學(xué)測量裝置測量應(yīng)變，應(yīng)在尺寸測量前在試樣工作段表面制斑。

6.2試樣安裝

將試樣對(duì)中夾持于試驗(yàn)機(jī)夾頭中，推薦使用液壓夾頭，試樣的中心線應(yīng)與試驗(yàn)機(jī)夾頭的中心線保持

一致。應(yīng)采用合適的夾頭夾持力，以保證試樣在加載過程中不打滑且不對(duì)試樣造成損傷，夾持90°單向

拉伸試樣時(shí)，建議在試樣表面襯墊120目砂布，砂粒朝外。

6.3試驗(yàn)

3

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6.3.1對(duì)于在試驗(yàn)室標(biāo)準(zhǔn)環(huán)境下進(jìn)行的試驗(yàn)，按5.1.1的規(guī)定進(jìn)行；而對(duì)于在非實(shí)驗(yàn)室標(biāo)準(zhǔn)環(huán)境條件下進(jìn)

行的試驗(yàn)，則按5.1.2的規(guī)定進(jìn)行。

6.3.2將試樣放入試驗(yàn)機(jī)夾頭中，確保試件的縱軸與試驗(yàn)方向一致，夾緊夾頭。

6.3.3若采用電阻應(yīng)變計(jì)測量應(yīng)變，高溫濕態(tài)試樣應(yīng)在狀態(tài)調(diào)節(jié)前粘貼應(yīng)變計(jì)，其他試驗(yàn)狀態(tài)的試樣應(yīng)

在狀態(tài)調(diào)節(jié)后粘貼應(yīng)變計(jì)，應(yīng)變計(jì)的有效長度應(yīng)大于機(jī)織物的重復(fù)單元。若采用引伸計(jì)，將引伸計(jì)安裝

到試件上；若采用非接觸光學(xué)測量裝置測量應(yīng)變，則應(yīng)設(shè)置好鏡頭位置、光源和光圈等。

6.3.4以2mm/min的加載速率對(duì)試樣連續(xù)加載，直到試樣破壞，記錄載荷、位移和應(yīng)變數(shù)據(jù)。

6.3.5記錄試樣的破壞模式和破壞區(qū)域，選用基于三部分破壞模式代碼的描述方法，該代碼見圖3。

第1個(gè)字母第2個(gè)字母第3個(gè)字母

破壞類型代碼破壞區(qū)域代碼破壞部位代碼

倒角A夾持/加強(qiáng)片內(nèi)I底部B

邊緣分層D夾持/加強(qiáng)片A頂部T

夾持/加強(qiáng)片G距離夾持/加強(qiáng)片左側(cè)L

W

橫向L小于1倍寬度右側(cè)R

多模式M（xyz）工作段G中間M

縱向劈裂S多處M可變的V

爆炸X可變的V未知U

其他O未知U

圖3拉伸試驗(yàn)破壞代碼/典型模式

7試驗(yàn)結(jié)果的計(jì)算

7.1拉伸強(qiáng)度

按式（1）計(jì)算拉伸強(qiáng)度，結(jié)果保留三位有效數(shù)字。

Ftu=Pmax/A(1)

式中：

Ftu——極限拉伸強(qiáng)度，單位為兆帕（MPa）；

Pmax——破壞前最大力，單位為牛（N）；

A——8.1.3節(jié)得到的平均橫截面積，單位為平方毫米（mm2）。

7.2拉伸模量

從表2中選擇用來計(jì)算彈性模量的應(yīng)變范圍，對(duì)低于6000με破壞的材料，建議使用的應(yīng)變范圍為

極限應(yīng)變的25%～50%。應(yīng)力—應(yīng)變曲線在所選的應(yīng)變范圍內(nèi)應(yīng)為線性，按式（2）計(jì)算弦向模量，結(jié)

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果保留三位有效數(shù)字。

表2弦向模量計(jì)算應(yīng)變范圍

拉伸彈性模量計(jì)算縱向應(yīng)變范圍

起點(diǎn)，με終點(diǎn)，με

10003000

E=?σ/?ε(8)

式中：

E——拉伸彈性模量，單位為GPa；

?σ——表2中兩個(gè)應(yīng)變點(diǎn)之間拉伸應(yīng)力的差值，單位為兆帕（MPa）；

?ε——表2中兩個(gè)應(yīng)變點(diǎn)之間應(yīng)變的差值（通常取0.002）。

7.3泊松比

ε

根據(jù)7.2確定用于計(jì)算泊松比的縱向應(yīng)變范圍，確定橫向應(yīng)變t以及測量應(yīng)變范圍端點(diǎn)的兩個(gè)縱向

ε

應(yīng)變l。如果在確定的應(yīng)變范圍末點(diǎn)沒有數(shù)據(jù)，則使用與之最接近的已有數(shù)據(jù)的點(diǎn)。用公式(9)計(jì)算并

記錄泊松比到三位有效數(shù)字，同時(shí)記錄所用的應(yīng)變范圍。

ν=??εt/?εl(9)

式中：

ν——泊松比；

兩個(gè)縱向應(yīng)變點(diǎn)之間橫向應(yīng)變的差值，；

?εt——με

兩個(gè)縱向應(yīng)變點(diǎn)之間縱向應(yīng)變的差值（名義上取或）。

?εl——0.0010.002

7.4統(tǒng)計(jì)

對(duì)于每一組試驗(yàn)，按GB/T1446的規(guī)定計(jì)算每一種測試性能的算術(shù)平均值、標(biāo)準(zhǔn)差和離散系數(shù)。

8檢測報(bào)告

a)本標(biāo)準(zhǔn)編號(hào)；

b)材料名稱、牌號(hào)；

c)試樣編號(hào)、尺寸及數(shù)量；

d)試驗(yàn)設(shè)備及儀器的型號(hào)、規(guī)格及計(jì)量情況；

e)試驗(yàn)環(huán)境溫度、試樣狀態(tài)調(diào)節(jié)參數(shù)和結(jié)果；

f)與本標(biāo)準(zhǔn)的不同之處；

g)試驗(yàn)時(shí)出現(xiàn)的異常情況；

h)試驗(yàn)結(jié)果，包括：

1）每個(gè)試樣的最大載荷值；

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2）每個(gè)試樣的拉伸強(qiáng)度、彈性模量、泊松比（如需要）及樣本的算術(shù)平均值、標(biāo)準(zhǔn)差和離散系

數(shù)；

3）每個(gè)試樣的失效模式。

i)試驗(yàn)人員、試驗(yàn)日期等。

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前言

本標(biāo)準(zhǔn)按照GB/T1.1—2009給出的規(guī)則起草。

本標(biāo)準(zhǔn)由中國材料與試驗(yàn)團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)委員會(huì)航空材料領(lǐng)域委員會(huì)提出。

本標(biāo)準(zhǔn)由中國材料與試驗(yàn)團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)委員會(huì)航空材料領(lǐng)域委員會(huì)歸口。

I

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纖維增強(qiáng)聚合物基復(fù)合材料層合板拉伸性能試驗(yàn)方法

1范圍

本標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了聚合物基復(fù)合材料拉伸試驗(yàn)的試樣、試樣制備、試驗(yàn)設(shè)備與測量器具、試驗(yàn)環(huán)境、試

樣狀態(tài)調(diào)節(jié)、試驗(yàn)步驟、試驗(yàn)結(jié)果的計(jì)算和試驗(yàn)報(bào)告。

本標(biāo)準(zhǔn)適用于均衡對(duì)稱纖維增強(qiáng)聚合物基復(fù)合材料拉伸性能的測定。

2規(guī)范性引用文件

下列文件對(duì)于本文件的應(yīng)用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，僅所注日期的版本適用于本文

件。凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改單）適用于本文件。

GB/T1446纖維增強(qiáng)塑料性能試驗(yàn)方法總則

GB/T3961纖維增強(qiáng)塑料術(shù)語

3試樣

3.1試樣形狀和尺寸

試樣的形狀和尺寸見圖1。推薦的試樣幾何尺寸見表1。

制圖注釋：

在以下條件下，依據(jù)ANSIY14.5M-1982說明制圖；

以毫米為單位的所有有小數(shù)的尺寸的公差依下列各項(xiàng)：

無小數(shù).×.××

±3±1±.3

所有角度的公差為：±.5°；

鋪層方向方位公差為：相對(duì)于基準(zhǔn)面-A-±.5°；

加工邊緣最終的粗糙度不能超過1.6（依據(jù)ASAB46.1，粗糙度以微米為單位）；

由以下提供的數(shù)據(jù)，適用于所示繪圖區(qū)的所有范圍：材料、鋪層、相對(duì)于-A-的鋪層方向基準(zhǔn)、總長、標(biāo)

距、試件厚度、加強(qiáng)片材料、加強(qiáng)片厚度、加強(qiáng)片長度、加強(qiáng)片錐面角度、加強(qiáng)片粘合劑。

粘合劑不能在試件上結(jié)塊。

圖2拉伸試驗(yàn)試樣圖（SI）

圖1試樣形狀和尺寸

3.2試樣制備

1

T/CSTMXXXXX-2019

試樣制備按GB/T1446規(guī)定進(jìn)行。通過水潤滑的精確砂輪切割、銑切或磨削，得到試件最終尺寸，

應(yīng)避免由于不適當(dāng)?shù)募庸し椒ǘ鹎锌?、劃痕、粗糙、不平的表面或者分層。高溫（?40℃）環(huán)境

下測試的0°單向復(fù)合材料建議采用0°本體材料制備加強(qiáng)片。

表1推薦的拉伸試件幾何尺寸A

纖維寬度總長度最小厚度加強(qiáng)片長度加強(qiáng)片厚度加強(qiáng)片倒角

方向mmmmmmmm