GBT1040.5-2008 塑料 拉伸性能的测定 第5部分：单向纤维增强复合材料的试验条件.docx

ICS 83.080.01 G 32 中 华 人 民 共 和 国 国 家 标 准 GB/T 1040.52008/ISO 527-51997 塑料 拉伸性能的测定 第5部分单向 纤维增强复合材料的试验条件 PlasticsDetermination of tensile propertiesPart 5Test conditions for unidirectional fibre-reinforced plastic composites ISO 527-51997,IDT 2 0 0 8 - 0 8 - 0 4 发 布 2009-04-01 实施  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 1040.52008/ISO 527-51997 前 言 GB/T 1040塑料 拉伸性能的测定分为五个部分 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5部分，等同采用ISO 527-51997塑料 拉伸性能的测定 第5 部分单向纤维增强复合材料的试验条件。 为了便于使用，本部分做了下列编辑性修改 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”; 增加了国家标准本部分的前言； 把“规范性引用文件”一章所列的其中两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； 用我国的小数点“.”代替国际标准中的小数点“,”。 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塑料树脂通用方法和产品分会SAC/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、国家塑料制品质量监督检验 中心福州、国家塑料制品质量监督检验中心北京、中国兵器工业集团第五三研究所、广州金发科技 股份有限公司和深圳新三思材料检测有限公司。 本部分主要起草人周为民、王永明。 本部分为首次发布。 I GB/T 1040.52008/ISO 527-51997 塑料 拉伸性能的测定 第5部分单向 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部分基础上规定了单向纤维增强复合材料拉伸性能的试验条件。 1.2 见GB/T1040.12006 中的1.2。 1.3 本部分适用于用单向纤维增强的，并满足 GB/T 1040 本部分测试要求包括破坏模式的所有聚 合物复合材料。 本部分适用于用热塑性材料或热固性材料制成的复合材料，包括预浸渍材料预浸料。涉及到的 增强材料包括碳纤维、玻璃纤维、聚芳酰胺纤维或其他类似纤维。涉及到的增强材料几何形状，包括单 向即完全成一条直线的纤维、无捻粗纱以及单向织物和窄带织物等。 本部分不适用于由几种单向层压板在不同角度下复合成的多向复合材料见 GB/T 1040.4 2006。 1.4 本部分应使用两种不同类型试样中的一种，试样类型取决于与纤维方向有关的施加应力的方向 见第6章。 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 1040.42006 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ISO 527-41997,IDT ISO 12681974 塑料 试验用的玻纤增强树脂胶粘低压层压板的制备 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 ISO 92911996 纺织玻纤增强塑料 无捻粗纱 缠绕法制备单向板材 3 原理 见GB/T 1040.12006 中第3章。 4 术语和定义 下列术语和定义适用于GB/T 1040的本部分。 4.1 标距 gauge length 见GB/T 1040.12006 中的4. 1。 1 GB/T 1040.52008/ISO 527-51997 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 σ 除了把相对于 A 型试样的σ定义为01;把相对于 B 型试样的 o 定义为σ2以外，其余见 GB/T 1040.12006中的4.3A 型和 B 型试样的详述见第6章。 4.3.1 拉伸强度 tensile strength 0M 除了把相对于 A 型试样的 om 定义为0M; 把相对于 B 型试样的 om 定 义 为 0M2以外，其余见 GB/T 1040.12006中的4.3.3。 4.4 拉伸应变 tensile strain E 原始标距单位长度在长度方向上的增加量。 对 于 A 型试样，e 被定义为E₁;B 型试样，e 被定义为E₂, 用一个无量纲的比值或百分数来表示。 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 对应于试样拉伸强度点处的拉伸应变。 对于A 型试样，Em 被定义为EM₁;对B 型试样，被定义为EM₂,用一个无量纲的比值或百分数来表示。 4.6 拉伸弹性模量 modulus of elasticity in tension E 除了把相对于A 型试样的 E 定 义 为E₁ ; 把相对于 B 型试样的 E 定 义 为E₂ 以外，其余见 GB/T 1040.1---2006中的4.6。 所用的应变值如 GB/T 1040.12006 中的4.6所给出的，即e0.0005,E“0.0025 见图1,除 非在材料或技术规范中已经给出了可选择的值。 4.7 泊松比 Poissons ratio μ 除按照图2所给出的坐标，把相对于 A 型试样的μ定义为12,μa定义为μ13;把相对于B 型试样 的μ定义为I21,μ 定义为μ23以外，其余见GB/T 1040.12006中的4.7。 4.8 试样坐标轴 specimen coordinate axes 在试验条件下的材料坐标轴规定如图2所示，把平行于纤维的方向规定为方向“1”,把垂直于纤维 的方向在纤维所在的平面内规定为方向“2”。 注方向“1”也称作0方向或纵方向；方向“2”也称作90方向或横方向。 2 GB/T 1040.52008/ISO 527-51997 应力σ 0.00050.0025 图 1 应力-应变曲线 图 2 单向增强复合材料的对称轴 5 设备 除以下规定外，其余见GB/T 1040.12006中的第5章。 测微计或等效的仪器见GB/T 1040.12006中5.2.1,其读数精度应为0.01mm 或更优。如在 凹凸不平的表面上使用时，应带有一个尺寸适宜、端部为球形的测量头；如果是在平整光滑的表面比如 是经过机械加工过的上使用，则应带有一个平面测量头。 GB/T 1040.12006中的5.2.2不适用于本部分。 应注意确保由夹具见GB/T 1040.12006中5.1.3施加的压力能刚好保证试样从加荷至破坏时 在夹具中不打滑。夹具压力过大可引起试样破裂，这是由于材料的横向强度较低的缘故。建议使用能 保证夹具压力恒定的液压夹具。 如果把应变规粘结到试样上，这种横向应变规的横向效应对各向异性复合材料所引起的误差通常 3 GB/T 1040.52008/ISO 527-51997 比各向同性的金属材料大得多。应对这种效应进行校正，才能保证泊松比测量的准确性。 注推荐按照附录B 所述对试样和载荷系统的对中进行校准。 6 试样 6.1 形状和尺寸 本部分规定了两种试样类型，取决于与纤维方向相关的试验取向，如图3中的图示和说明。 6.1.1 A 型试样纵向 A 型试样的宽度应为15 mm0.5 mm,总长度为250 mm, 厚 度 为 1 mm0.2 mm,单个试样的相 对边应互相平行至0.2 mm 以内。 6.1.2 B 型试样横向 B 型试样的宽度应为25 mm0.5 mm,总长度为250 mm, 厚度为2 mm0.2 mm,单个试样的相 对边应互相平行至0.2 mm 以内。 对于按照 ISO 9291纤维缠绕法板材制备的B 型试样，可允许其长度缩短至200 mm。 尺寸单位mm A 型 B型 L₃ 总长度 250 250 L₂ 两端柄间的距离 1501 1501 b 宽度 150.5 250.5 h 厚度 10.2 20.2 L 标距为使用引伸计所推荐的 501 501 L 夹具间的初始距离标称 136 136 LT 端柄长度 ≥50 ≥50 hr 端柄厚度 0.5～2 0.5～2 注第6章中已给出关于试样的质量和平行度的要求。 a 对于按ISO 9291 纤维缠绕板所制得的试样，容许试样总长度为200 mm,端柄长度为25 mm。 图 3 A 型和 B 型试样 6.2 试样的制备 6.2.1 概述 对于模塑和层压材料，应按照ISO 1268 或其他规定/商定的方法制备一块试板，从该试板上切取单 个或成组试样见附录 A。 4 GB/T 1040.52008/ISO 527-51997 当需要从成品取样测试时例如，为了在生产过程中或销售时进行质量控制,则应从其平整区域切 取试样。 对于所制取的每个试样，其轴线偏离平均纤维轴线的误差应在0.5以内。 在 ISO 2818中规定了机械加工制备试样的各种参数，附录A 中给出了关于切削试样的其他要求。 6.2.2 端柄 试样的两端应当用端柄增强，最好用交叉层压或纤维取向与试样轴线方向成45的玻璃纤维/树脂 层压板制成端柄。端柄的厚度应为0.5 mm2 mm,端柄角应为90即不是渐缩的。 允许使用其他端柄结构，但在使用前必须验证其强度至少能与推荐的端柄相等，而其变异系数见 GB/T 1040.12006的10 . 5及ISO 3534-1则不大于所推荐的端柄。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、由粗糙材料制造的非粘结端柄例如金刚砂纸、普通砂纸以及使用变粗糙 的夹具表面等。 如果在未使用端柄的试样上进行测试，夹具之间的距离应当与使用粗糙端柄试样端柄之间的距离 相同。 6.2.3 端柄的粘合 用高韧性的粘结剂把端柄和试样粘结起来，方法如附录A 所述。 注对于单个试样或成组试样都可以使用这种方法。 6.3 标线 见 GB/T 1040.12006中的6 .3。 6.4 试样的检查 见 GB/T 1040.12006中的6.4。 7 试样的数量 见 GB/T 1040.12006中的7. 1和7.37.2不适用。 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 1040.1-2006中的9. 1。 9.2 试样尺寸的测量 除了厚度测量应精确至0.01mm 及注3、注4不适用以外，其余见GB/T 1040.12006中的9.2。 9.3 夹持 见 GB/T 1040.12006中的9.3,插入端柄时至少要使钳口覆盖余量大于或等于7 mm, 如 图 3 所示。 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及标线的定位 见 GB/T 1040.12006中的9.5,测量标距应精确至1或更优。 9.6 试验速度 对 于A 型试样，试验速度应为2 mm/min; 5 GB/T 1040.52008/ISO 527-51997 对 于B 型试样，试验速度应为1 mm/min。 9.7 数据的记录 见 GB/T 1040.1-2006中的9.7。 10 结果计算和表示 除了采用本部分第4章中所给出的定义并对应变值报告到三位有效数字以外，其余见 GB/T 1040.12006 中的第10章。 11 精密度 由于尚未得到实验室间试验数据，所以还不知道本试验方法的精密度，在获得实验室间试验数据 后，下次修订时，将补充关于精密度的规定。 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，包括试样的类型和试验速度，并按以下格式记录 GB/T 1040.5/A/2 拉伸试验 试样类型 试验速度mm/min b～q 项见 GB/T 1040.12006 中第12章的 b～q 项。在b 项中应包括纤维类型、纤维含 量和纤维的几何形状例如单向的窄带织物。 6 GB/T 1040.52008/ISO 527-51997 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预防措施 避免造成试样中热量大量累积推荐使用冷却剂。如果使用了液体冷却剂，在加工后应当立 即擦干试样； 检查试样所有的切削表面，应无机械加工造成的缺陷。 A.2 带有粘结端柄试样的制备 推荐使用下述方法 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。 采用劈开试板边缘检查纤维的方法测定纤维的平均轴线取向，抽取几个试样进行以上操作以确保 所测定的纤维取向的准确性。如果由于片与片或层与层之间未对准，劈开后不能找到一个清晰的边缘， 则不应使用该试板，除非上述情况代表了某种特殊产品，或是代表某种特殊加工的结果。 切取具有制作端柄用的所需长度和宽度的矩形条，并按照下述步骤把该矩形条粘贴到上述片材上 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，或用合适的砂子喷砂处理； b 除去上述表面灰尘，并用合适溶剂清洁表面； c 严格按照所用粘结剂的产品说明进行操作，用一种高韧性的粘结剂把矩形条沿着片材的两端 粘贴到片材上，矩形条间应相互平行，并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粘结剂，该粘结剂的剪切强度最好应大于30 MPa,并希望所用的粘结剂应柔韧， 其断裂应变应大于受试材料。 d 按照粘结剂产品使用说明推荐的温度、压力和保持时间进行粘结； 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 制备试样用的带柄板 7 GB/T 1040.52008/ISO 527-51997 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状况，制作该试样的材 料与被测试材料相同。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 的试样如图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 样宽度的八分之一。把第三个应变片SG3 粘贴到试样背面中线与前面两个应变片中点连线的交点位 置上。 L/2 b₁ D₁/2 SG1 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 把各应变片的输出值与在4.6中给出的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B.2 分别计算在宽度方向上的弯曲应变B₆ 和在厚度方向上的弯曲应变B₁, 用百分数来 表示。 8 式中   B.1 B.2 最后，确保弯曲应变满足不等式B.3 给出的条件 GB/T 1040.52008/ISO 527-51997 B十B≤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。 9