GBT1040.4-2006 塑料 拉伸性能的测定 第4部分：各向同性和正交各向异性纤维增强复合材料的试验条件.docx

ICS 83.080.01 G 31 中 华 人 民 共 和 国 国 家 标 准 GB/T 1040.42006/ISO 527-41997 代 替 GB/T 10401992 塑料 拉伸性能的测定 第4部分 各向同性和正交各向异性纤维增强 复合材料的试验条件 PlasticsDetermination of tensile properties Part 4Test conditions for isotropic and orthotropic fibre-reinforced plastic composites ISO 527-41997.IDT 2007-02-01 实施 2 0 0 6 - 0 9 - 0 1 发 布  中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局 中 国 国 家 标 准 化 管 理 委 员 会  发 布 GB/ T 1040.42006/ISO 527-41997 目 次 前言 Ⅲ 1 范围1 2 规范性引用文件 1 3 原理 1 4 定 义1 5 设备 3 6 试样 4 7 试样数量6 8 状态调节 6 9 试验步骤 6 10 结果计算和表示 7 11 精密度 7 12 试验报告 7 附 录A 规范性附录 试样的制备 8 A.1 机械加工制备试样 8 A.2 带有粘接端柄试样的制备 8 附录 B 资料性附录 试样的对中 9 I GB/T 1040.42006/ISO 527-41997 前 言 GB/T 1040塑料 拉伸性能的测定分为五部分 -第1部分总则； 第2部分模塑和挤塑塑料的试验条件； 第3部分薄膜和薄片的试验条件； 第4部分各向同性和正交各向异性纤维增强复合材料的试验条件； 第5部分单向纤维增强复合材料的试验条件。 本部分为GB/T 1040 的第4部分，等同采用 ISO 527-41997塑料 拉伸性能的测定 第 4 部 分 各向同性和正交各向异性纤维增强复合材料的试验条件英文版。 本部分等同翻译ISO 527-41997,在技术内容上完全相同。 为便于使用，本部分做了下列编辑性修改 a 把“本国际标准”一词改为“本标准”或“GB/T 1040”,把 “ISO 527的本部分”改成“GB/T 1040 的本部分”或“本部分”; b 删除了ISO 527-41997的前言； c 增加了国家标准的前言； d 把“规范性引用文件”中的三个国际标准用对应的等同采用该文件的我国国家标准代替。 本部分与其他四部分一起共同代替GB/T 10401992塑料拉伸性能试验方法。 本部分与 GB/T 10401992 相比主要变化如下 适用范围不同，本部分只适用于各向同性和正交各向异性纤维增强复合材料的试验； 增加了规范性引用文件一章； 增加了定义和原理； 增加了对纤维增强复合材料弹性模量、泊松比的测试内容； 增加了附录 A 和附录B。 本部分的附录 A 为规范性附录、附录 B 为资料性附录。 本部分由中国石油和化学工业协会提出。 本部分由全国塑料标准化技术委员会方法和产品分会TC 15/SC 4归口。 本部分负责起草单位国家合成树脂质量监督检验中心。 本部分参加起草单位北京燕化石油化工股份有限公司树脂应用研究所、国家石化有机原料合成树 脂质量监督检验中心、国家化学建筑材料测试中心、中昊晨光化工研究院、中国兵器工业集团第五三研 究所、广州金发科技股份有限公司、深圳新三思材料检测有限公司等。 本部分主要起草人黄正安、王永明。 本部分为首次发布。 Ⅲ GB/T 1040.42006/ISO 527-41997 塑料 拉伸性能的测定 第4部分 各向同性和正交各向异性纤维增强 复合材料的试验条件 1 范围 1.1 GB/T 1040 的本部分在第1部分基础上，规定了测定各向同性和正交各向异性纤维增强复合材 料拉伸性能的试验条件。 对单向增强复合材料的规定见GB/T 1040 的第5部分。 1.2 见 GB/T 1040.12006 中的1.2。 1.3 本部分适用于下列材料 混入非单向增强材料的纤维增强热固性和热塑性复合材料，所用的非单向增强材料如毡片、机 织物、无捻粗纱织物、短切原丝及上述增强材料的组合物、混杂纤维、无捻粗纱、短切或磨碎纤 维或预浸渍材料预浸料等对于直接注塑试样，见 GB/T 1040.22006中 的 1A 型试样; 带有单向增强材料的上述材料复合制品和用单向层压片材构成的多向增强材料，所提供的层 压片材应是匀称的； 由这些材料制作的成品。 涉及到的增强纤维包括玻璃纤维、碳纤维、聚芳酰胺纤维或其他类似纤维。 1.4 本部分应使用按 ISO 1268 或其他等效方法制作的试板或从带有合适平面的成品或半成品经机加 工制成的试样。 1.5 见 GB/T 1040.12006 中的1.5。 2 规范性引用文件 下列文件中的条款通过 GB/T 1040 的本部分的引用而成为本部分的条款，凡是注日期的引用文 件，其随后所有的修改单不包括勘误的内容或修订版均不适用于本部分，然而，鼓励根据本部分达成 协议的各方研究是否可使用这些文件的最新版本。凡是不注日期的引用文件，其最新版本适用于本 部 分 。 GB/T 1040.12006 塑料 拉伸性能的测定 第1部分总则 ISO 527-11993,IDT GB/T 1040.22006 塑料 拉伸性能的测定 第2部分模塑和挤塑塑料的试验条件ISO 527- 21993,IDT ISO 12681974 塑料 试验用玻璃纤维增强树脂胶合低压层压板的制备 ISO 28181994 塑料 用机械加工方法制备试样 ISO 3534-11993 统计学 词汇和符号 第1部分概率和一般统计学术语 3 原理 见 GB/T 1040.12006 中的第3章。 4 定义 下列定义适用于GB/T 1040 的本部分。 1 GB/T 1040.42006/ISO 527-41997 4.1 标距 gauge length 见 GB/T 1040.12006 中的4 . 1。 4.2 试验速度 speed of testing 见 GB/T 1040.12006 中的4 .2。 4.3 拉伸应力 tensile stress 0 除把对“1”方向试样的σ定义为o₁ 和把对“2”方向试样的 o 定义为o₂ 以外对这些方向的定义见 4.8,其余见GB/T 1040.12006 中的4.3。 4.3.1 拉伸强度 tensile strength 0M 除把对“1”方向试样的 oM 定义为oM 和把对“2”方向试样的om 定义为oM₂ 外，其余见 GB/T 1040.1 2006中的4.3.3。 4.4 拉伸应变 tensile strain E 除把对“1”方向试样的∈定义为E₁ 和把对“2”方向试样的 e 定义为E₂ 外，其余见 GB/T 1040.1 2006中的4 .4。 用比值或百分数表示。 4.5 拉伸强度拉伸应变；断裂拉伸应变 tensile strain at tensile strength;tensile failure strain EM 在试样拉伸强度对应点处的拉伸应变。 对“1”方向试样，EM 定义为EM; 对“2”方向试样，定义为 EM₂。 用比值或百分数表示。 4.6 拉伸弹性模量 modulus of elasticity in tension E 除把对“1”方向试样的 E 定义为 E₁ 和把对“2”方向试样的 E 定义为 E₂ 以外，其余见 GB/T 1040.1 2006中的4.6。 使用的应变值在 GB/T 1040.12006 中的4.6中给出，即e0.0005 和 E“0.0025 见图1,除 非在材料或技术规范中已给出了可选择的值。 2 GB/T 1040.42006/ISO 527-41997 5M E 一 二 σ” 斜率E σ 0 E0.0005 ε0.0025 EM 应变ε 图 1 应力-应变曲线 4.7 泊松比 Poissons ratio μ 除按照图2所示坐标把对“1”方向试样的μ定义为μ12, μh 定义为μ13;把对“2”方向试样的μ定义 为μ21, μh 定义为μ23外，其余见GB/T 1040.12006中的4 . 7。 3 2 808888 1 图 2 纤维增强复合材料的坐标轴 4.8 试样坐标轴 specimen coordinate axes 通常根据与材料结构或生产工艺有关的特征来规定“1”方向见图2,把与“1”方向垂直的方向规 定为“2”方向。 注1“1”方向又称为0方向或纵向；“2”方向又称为90方向或横向。 注2本标准第5部分涉及的单向材料把平行于纤维的方向定义为“1”方向；把垂直于纤维方向在纤维所在平面 内定义为“2”方向。 5 设备 除以下规定外，其余见GB/T 1040.12006 中的第5章。 测微计或等效测量仪器的读数精度应达到0.01 mm 或更优。如果用在凹凸不平的表面上，仪器应 带有尺寸合适，端部为球形的测量头；如果用在平整、光滑的例如经过机械加工的表面上，则应带有平 面测量头。 GB/T 1040.12006中的5.2.2不适用于本部分。 注推荐按附录B 所述对试样和载荷系统的对中进行校核。 3 GB/T 1040.42006/ISO 527-41997 6 试样 6.1 形状和尺寸 GB/T 1040的本部分规定了三种类型试样，如图31B 型和图42型和3型所示。 1B 型试样用于试验纤维增强热塑性塑料。如果破坏发生在标距线内，1B 型试样也可用于纤维增 强热固性塑料。1B 型试样不应用于多向性连续纤维增强材料。 2型试样为不带端柄的矩形试样和3型试样带有粘接端柄的矩形试样用来试验纤维增强热固 性和热塑性塑料。未粘接端柄的试样一般作为2型试样。 2型及3型试样的优选宽度为25 mm, 如果由于使用了特殊的增强材料，使其拉伸强度变得不高 时，也可以使用宽度为50 mm 或更大的试样。 2型和3型试样的厚度应为2 mm～10 mm。 为了确定使用2型还是3型试样，应首先使用2型试样进行试验，如果无法试验或结果不令人满 意，例如试样在夹具中打滑或在夹具中破坏GB/T 1040.12006 中的5.1,则使用3型试样。 对于压塑材料，各类试样两端片之间不应有厚度偏离平均值超过2的点。 4 L₃总长度 L₁窄平行部分的长度 R半径 b₂ 端部宽度 b₁狭窄部分的宽度 h厚度 L₀标距为使用引伸计推荐 L夹具间的初始距离 注第6章已给出关于试样质量和平行度的要求。 a 对某些材料，端柄长度可能需要延长如可使 L₃200  单位为毫米 ≥150 600.5 ≥606 20士0 . 2 100.2 2～10 500.5 1151 mm,以防止试样在夹具内破坏或滑动。 b 注意厚度为4mm 的试样，与GB/T1040.22006 的B型试样相同。 图 3  规定的1B型试样及在1SO 31671993塑料 多用途试样中 1B 型试样 GB/T 1040.42006/ISO 527-41997 a2 型试样 钳口 L₃ b3 型试样 5 L₃ 总长度 L₂ 两端柄间的距离 b₁ 宽度 h厚度 Lo 标距为使用引伸计推荐 L 夹具间的初始距离 Lr 端柄长度 hr 端柄厚度 D 对中孔直径 注第6章已给出关于试样质量和平行度的要求。  2 型 ≥250 二 250.5或500.5 2～10 501 150士1 一 30.25  单位为毫米 3 型 ≥250 150士1 250.5或500.5 2～10 501 136标称 ≥50 1～3 30.25 图 4 2型和3型试样 6.2 试样的制备 6.2.1 概述 对于模塑及层压材料，应按照 ISO 12681974 或其他规定/商定的方法制备试板。对于3型试样 见附录 A, 应从上述试板上切取单个或成组试样。 当要求从最终产品制备试样时如为了在生产过程中或交货时进行质量控制,则应从平面部分制 GB/T 1040.42006/ISO 527-41997 取试样。 在 ISO 28181994 中规定了机加工制备试样的参数，附录 A 中给出关于切削试样时的其他要求。 6.2.2 端柄对于3型试样 试样的两端应进行增强，最好使用与试样长轴成45角的纤维多层交叉层压或玻纤织物/树脂层压 的方式制成端柄，柄厚应为1mm～3mm, 柄角为90即不是渐缩的。 允许选用其他的柄形装置，但使用前应得到证明其强度至少能与推荐的端柄相等，而其变异系数 见 GB/T 1040.1中的10 .5及 ISO 3534-11993,则不大于推荐的端柄。可供选择的端柄包括由受 试材料制成的端柄、机械紧固端柄及由粗糙材料制造的非粘结端柄例如金刚砂纸、普通砂纸以及使用 粗糙的夹具表面等。 6.2.3 端柄的粘接对于3型试样 使用高韧性黏合剂把端柄粘接到试样上，见附录 A。 注单个试样和成组试样的粘接步骤相同。 6.3 标线 见 GB/T 1040.1-2006 中的6.3。 6.4 试样的检查 见 GB/T 1040.12006 中的6.4。 6.5 各向异性 纤维增强复合材料的性能常随着片材板面的方向不同而变化各向异性。因此，推荐分别按与主 轴平行和垂直两个方向制备两组试样，以测定从材料结构或从其生产工艺知识所推断的一些特性的方 向性。 7 试样数量 见 GB/T 1040.12006 中的第7章。 8 状态调节 见 GB/T 1040.12006中的第8章。 9 试验步骤 9.1 试验环境 见 GB/T 1040.12006 中的9 . 1。 9.2 试样尺寸测量 见 GB/T 1040.12006 中的9.2。 9.3 夹持 见 GB/T 1040.12006 中的9 . 3。 9.4 预应力 见 GB/T 1040.12006中的9 . 4。 9.5 引伸计和应变仪的安装和标线的定位 见 GB/T 1040.12006 中的9.5。 测量标距长度应精确至1或更优。 9.6 试验速度 使用下列试验速度。 9.6.1 1B 型试样 a 常规质量控制时，为10 mm/min; 6 GB/T 1040.42006/ISO 527-41997 b 合格鉴定试验，测定最大伸长和拉伸弹性模量时，为2mm/min。 9.6.2 2型和3型试样 a 常规质量控制时，为5 mm/min; b 合格鉴定试验，测定最大伸长和拉伸弹性模量时，为2 mm/min。 9.7 数据的记录 见 GB/T 1040.12006 中的9.7。 10 结果计算和表示 除了采用本部分第4章中给出的定义且应变值应报告到三位有效数字以外，其余见 GB/T 1040.1一 2006中的第10章。 如要求计算泊松比，则应在4.6中给出的应变值附近计算。 11 精密度 因为未得到实验室间试验数据，所以本试验方法的精密度尚未知道。如获得实验室间数据后，将在 下次修订时补充精密度的说明。 精密度数据将会对纤维和母料类型的具体组合予以规定。 12 试验报告 试验报告应包括以下内容 a 注明引用GB/T 1040 的本部分，包括试样类型和试验速度，按以下格式书写 试验速度mm/min b～q 项见GB/T 1040.12006 第12章中的 b～q 项 。 在12章 b 项中应包括纤维类型、纤维含量和纤维几何形状例如毡等。 7 GB/T 1040.42006/ISO 527-41997 附 录 A 规范性附录 试 样 的 制 备 A.1 机 械 加 工 制 备 试 样 在任何情况下，都要采取以下措施 避免造成试样中热量大量累积建议使用冷却剂。如果使用液体冷却剂，在机加工后，应立即 擦干试样 。 检查试样所有切削表面，应没有由机加工造成的缺陷。 A.2 带有粘接端柄试样的制备 推荐方法如下 从受试材料上切取一块片材，该片材具有指定试样的长度，而其宽度应与切取所需的试样数目相适 应。在该片材上标识材料的“1”方向。 切取制作端柄所需长度和宽度的矩形条。 按下述步骤把上述矩形条粘贴到制好的试样片材上 a 如果需要，对即将进行粘贴的所有表面都用细砂纸打磨处理或使用合适砂子进行喷砂处理。 b 消除上述表面灰尘并使用合适溶剂清洁表面。 c 严格按照黏合剂使用说明，用高韧性黏合剂把矩形条沿片材两端粘贴到片材上，矩形条间应相 互平行，且垂直于试样的长度方向，如图 A.1 所示。 注推荐使用带有薄型载体的薄膜黏合剂。该黏合剂的剪切强度应大于30 MPa, 并希望所使用的黏合剂是柔韧 的，其断裂应变应大于受试材料。 d 按黏合剂使用说明推荐的温度、压力和保持时间进行粘接。 e 把上述片材切割成试样，切割时应把构成端柄的矩形条与片材结合在一起作为一个整体切割 见图 A.1。 图 A.1 制备试样 8 GB/T 1040.42006/ISO 527-41997 附 录 B 资料性附录 试 样 的 对 中 推荐使用带有应变片的试样在标距中心位置校核拉力试验机和试样的对中情况，制作该试样的材料 与被试材料相同。使用某种装置或方法，以保证该试样用可重复的方式定位在夹具中。带有应变片试样 如图 B.1 所示。把两个应变片SG1 、SG2粘贴到试样的同一个面上，距试样边缘距离大约为试样宽度的 1/8。把第三个应变片SG3 粘贴到试样的背面中线与前面的二个应变片中点连线的交点位置上。 把各应变片的输出值与在4.6给出测量拉伸模量应变范围中点值，即0.0015,进行比较。用式B.1 和式B.2 分别计算在宽度方向上的弯曲应变B₆ 和在厚度方向的弯曲应变B₁, 以百分数表示。 B.1 B.2 式 中 E1、E2 和 E₃ 分别为应变片 SG1 、SG2 和 SG3 所记录的应变值； Ea由右式计算 最后，确保弯曲应变满足不等式B.3 给出的条件 B₆B₆≤3.0 B.3 注1为全面检查出不对中的所有可能来源，必须在靠近夹具处使用更多的应变片。 注 2 在 试 样 的 每 个 侧 面 夹 上 一 个 带 有 纵 向 应 变 输 出 的 引 伸 计 ， 能 检 查 单 独 试 样 在 宽 度 方 向 上 的 对 中 情 况 。 L2/2 b₁ b₁/2 SG1 5 SG2 b₁/8 a 正视图 b 侧视图 图 B.1 用于对中校核系统应变片SG1 、SG2 和 SG3 的位置