纖維增強(qiáng)塑料性能試驗(yàn)方法

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1、纖維增強(qiáng)塑料性能試驗(yàn)方法 中華人民共和國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn) GB/T1446—1983 纖維增強(qiáng)塑料性能試驗(yàn)方法 本標(biāo)準(zhǔn)適用于纖維增強(qiáng)塑料的力學(xué)和物理性能的測(cè)定。 1 試樣制備 1.1 機(jī)械加工法 1.1.1 試樣的取位區(qū)，應(yīng)距板材邊緣(已切除工藝毛邊)20～30mm。若取位區(qū)有氣泡、分 層、樹脂淤積、皺褶、翹曲、錯(cuò)誤鋪層等缺陷，則應(yīng)避開。 1.1.2 若對(duì)取位區(qū)有特殊要求或需從產(chǎn)品中取樣時(shí)，則按有關(guān)技術(shù)要求確定，并在試驗(yàn) 報(bào)告中注明。 1.1.3 纖維增強(qiáng)塑料一般為各向異性材料，故應(yīng)按各向異性材料的

2、兩個(gè)主方向或預(yù)先規(guī) 定的方向(例如板的縱向和橫向)切割試樣，且應(yīng)嚴(yán)格地保證纖維方向和鋪層方向與試驗(yàn)要求 相符。 1.1.4 纖維增強(qiáng)塑料試樣應(yīng)采用硬質(zhì)合金刃具或砂輪片等加工。加工時(shí)要防止試樣產(chǎn)生 分層、刻痕和局部擠壓等機(jī)械損傷。 1.1.5 加工試樣時(shí)，可采用水冷卻(禁止用油)。但加工后，應(yīng)在適宜的條件下對(duì)試樣及 時(shí)進(jìn)行干燥處理。 1.1.6 對(duì)試樣的成型表面盡量不要加工。當(dāng)需要加工時(shí)，一般應(yīng)單面加工，并在試驗(yàn)報(bào) 告中注明。 1.2 模塑法 模塑成型的試樣按產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)或技術(shù)規(guī)范的規(guī)定進(jìn)行

3、制備。在試驗(yàn)報(bào)告中注明制備試樣的工 藝條件及成型時(shí)受壓的方向。 2 試樣外觀檢查和數(shù)量 2.1 試驗(yàn)前，試樣需經(jīng)外觀檢查，如有缺陷和不符合尺寸及制備要求者，應(yīng)予作廢。 2.2 對(duì)所測(cè)材料的性能每組試樣應(yīng)多于5個(gè)。保證同批有5個(gè)有效試樣。 3 試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)環(huán)境條件和試樣狀態(tài)調(diào)節(jié) 3.1 試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)環(huán)境條件 溫度：232℃； 相對(duì)濕度：505%。 3.2 試樣狀態(tài)調(diào)節(jié) 3.2.1 試驗(yàn)前，試樣在試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)環(huán)境條件下至少放置24h。

4、 3.2.2 若不具備試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)環(huán)境條件，試驗(yàn)前，試樣可在干燥器內(nèi)至少放置24h。 3.2.3 特殊狀態(tài)調(diào)節(jié)條件按需要而定。 4 試樣測(cè)量精度 4.1 試樣尺寸小于和等于10mm的，精確到0.02mm；大于10mm的，精確到0.05mm。 4.2 試樣共他量的測(cè)量精度應(yīng)按有關(guān)試驗(yàn)方法中的規(guī)定。 5 試驗(yàn)設(shè)備 5.1 力學(xué)性能用試驗(yàn)設(shè)備應(yīng)符合以下要求： 5.1.1 試驗(yàn)機(jī)載荷相對(duì)誤差不得超過1%。 5.1.2 機(jī)械式和油壓式試驗(yàn)機(jī)使用噸位的選擇應(yīng)使試樣施加載荷落在滿載的1

5、0～90%范 圍內(nèi)(盡量落在滿載的一邊)，且不得小于試驗(yàn)機(jī)最大噸位的4%。 5.1.3 電子拉力試驗(yàn)機(jī)和伺服液壓式試驗(yàn)機(jī)使用噸位的選擇應(yīng)參照該機(jī)的說明書。 5.1.4 測(cè)量變形的儀器儀表相對(duì)誤差差均不得超過1%。 5.2 物理性能用試驗(yàn)設(shè)備應(yīng)符合有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定。 5.3 試驗(yàn)設(shè)備定期經(jīng)國(guó)家計(jì)量部門進(jìn)行檢定。 6 試驗(yàn)結(jié)果 6.1 每個(gè)試樣的性能值：X1，X2，…，Xn。必要時(shí)，應(yīng)說明每個(gè)試樣的破壞情況。 6.2 算術(shù)平均值X計(jì)算到三位有效數(shù)字。

6、 n Xi _ i=1 X=------……………………………………………(1) n 式中：Xi——每個(gè)試樣的性能值； n——試樣數(shù)。 6.3 標(biāo)準(zhǔn)差S計(jì)算到二位有效數(shù)字。 n -

7、 (Xi-X)[2] _ i=1 X=------……………………………………………(2) n-1 式中符號(hào)同式(1) 6.4 離散系數(shù)Cv計(jì)算到二位有效數(shù)字。 S Cv=----………………………………………(3

8、) - X 式中符號(hào)同式(1)、(2)。 6.5 平均值的置信區(qū)間。 7 試驗(yàn)報(bào)告 試驗(yàn)報(bào)告的內(nèi)容包括以下各項(xiàng)全部或部分： a.試驗(yàn)項(xiàng)目名稱； b.試樣來源及制備情況，材料品種及規(guī)格； c.試樣編號(hào)、形狀、尺寸、外觀質(zhì)量及數(shù)量； d.試驗(yàn)溫度、相對(duì)濕度及試樣狀態(tài)調(diào)節(jié)； e.試驗(yàn)設(shè)備及儀器儀表的型號(hào)、量程及使用情況等；

9、 f.試驗(yàn)結(jié)果： 給出每個(gè)試樣的性能值(必要時(shí)，給出每個(gè)試樣的破壞情況)、算術(shù)平均值、標(biāo)準(zhǔn)差及離 散系數(shù)。 若有要求，可按ISO 2602-1980《試驗(yàn)結(jié)果的統(tǒng)計(jì)分析——平均值的估算——置信區(qū)間》 給出一定置信度的平均值置信區(qū)間； g.試驗(yàn)人員、日期及其他。 附加說明： 本標(biāo)準(zhǔn)由國(guó)家建筑材料工業(yè)局提出。由全國(guó)塑料材料化技術(shù)委員會(huì)纖維增強(qiáng)塑料標(biāo)準(zhǔn)化 分技術(shù)委員會(huì)歸口。 本標(biāo)準(zhǔn)由國(guó)家建筑材料工業(yè)局北京玻璃鋼研究所、中國(guó)船舶工業(yè)總公司渤海造船廠和兵 器工業(yè)部五

10、三所共同起草。 本標(biāo)準(zhǔn)主要起草人鄔友英、孫恒昌、鄔懷仁。 本標(biāo)準(zhǔn)于1979年5月1日首次發(fā)布。 中華人民共和國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn) 玻璃纖維增強(qiáng)塑料拉伸性能 試 驗(yàn) 方 法 Test method for tensile properties of glass fiber-reinforced plastics UDC 678.54.077 :620.172 代替GB 1447—78 國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)局發(fā)布 1983-10-10發(fā)布 1984-08-01實(shí)施 1 適用范圍

11、 1.1 本標(biāo)準(zhǔn)適用于測(cè)定玻璃纖維織物增強(qiáng)塑料板材和短切玻璃纖維增強(qiáng)塑料的拉伸性能 。 1.2 本標(biāo)準(zhǔn)可以測(cè)定以下拉伸性能： a.拉伸強(qiáng)度(最大拉伸應(yīng)力)； b.拉伸彈性模量和拉伸割線彈性模量； 注：若所測(cè)材料的拉伸應(yīng)力-應(yīng)變曲線沒有初始直線段時(shí)，則可測(cè)定規(guī)定應(yīng)變下的割線 彈性模量。規(guī)定應(yīng)變可根據(jù)材料破壞伸長(zhǎng)率大小取0.1%或0.4%。 c.泊松比； d.最大載荷伸長(zhǎng)率和破壞伸長(zhǎng)率； e.拉伸應(yīng)力-應(yīng)變曲線。

12、 2 名詞、術(shù)語(yǔ) 2.1 拉伸彈性模量：材料在彈性范圍內(nèi)拉伸應(yīng)力與相應(yīng)的拉伸應(yīng)變之比。 2.2 拉伸割線彈性模量：拉伸應(yīng)力-應(yīng)變曲線上原點(diǎn)(若拉伸載荷-變形曲線的原點(diǎn)呈現(xiàn)出 局部偏離，則有必要修正在變形軸上原點(diǎn)的位置)和規(guī)定應(yīng)相對(duì)應(yīng)點(diǎn)的連線的斜率。 2.3 最大載荷伸長(zhǎng)率或破壞伸長(zhǎng)率：在拉伸應(yīng)力作用下試樣在最大載荷下或破壞時(shí)標(biāo)距 長(zhǎng)度內(nèi)所產(chǎn)生的伸長(zhǎng)，用標(biāo)距的百分比表示。 3 試樣 3.1 測(cè)定拉抻強(qiáng)度、彈性模量、割線彈性模量、最大載荷伸長(zhǎng)率、破壞伸長(zhǎng)率及應(yīng)力-應(yīng) 變曲線的試樣型式

13、和尺寸見圖1、表1和圖2、表2。 表1 mm ________________________________________________________________________________ 尺 寸 符 號(hào) Ⅰ 型 Ⅱ 型 總長(zhǎng)(最小) F 180

14、 250 端頭寬度 C 200.5 — 厚度 h 2～10 2～10 中間平行段長(zhǎng)度 B 550.5 — 中間平行段寬度 b 100.2

15、 250.5 標(biāo)距(或工作段)長(zhǎng)度L0 500.5 1000.5 夾具間距離 E 1155 1705 端部加強(qiáng)片間距離 D — 1505 端部加強(qiáng)片最小長(zhǎng)度 T — 50 __

16、______________________________________________________________________________ 表2 mm ________________________________________________________________________________ 試 樣 厚 度 A

17、 B 6 60.05 10 3 30.05 6 ________________________________________________________________________________ 3.1.1 Ⅰ型試樣適用于玻璃纖維織物增強(qiáng)熱塑性和熱固性塑料板材。 Ⅱ型

18、試樣適用于玻璃纖維織物增強(qiáng)熱固性塑料板材。 Ⅰ、Ⅱ型試樣的仲裁厚度為4mm。 3.1.2 Ⅲ型試樣中適用于測(cè)定模壓短切玻璃纖維增強(qiáng)塑料的拉伸強(qiáng)度。其厚度為3mm和6 mm兩種。仲裁試樣的厚度為3mm。 測(cè)定短切玻璃纖維增強(qiáng)塑料的其他拉伸性能，采用Ⅰ型和Ⅱ型試樣。 3.1.3 在規(guī)定的狀態(tài)調(diào)節(jié)條件、溫度、濕度和應(yīng)變速率下采用相同的試樣，才可對(duì)不 同材料所測(cè)定的性能作比較。 3.2 測(cè)定泊松比的試樣型式和尺寸圖3。 3.3 試樣制備 3.3.1 Ⅰ、Ⅱ型及泊松比試樣采用機(jī)械加工

19、法制備。Ⅲ型試樣采用模塑法制備。 3.3.2 Ⅱ型試樣加強(qiáng)片的要求及粘結(jié)工藝： 3.3.2.1 加強(qiáng)片材料 采用試驗(yàn)的材料或比試驗(yàn)材料彈性模量低的材料。 3.3.2.2 加強(qiáng)片尺寸 厚度：1～3mm； 寬度：采用單根試樣粘結(jié)時(shí)為試樣的寬度；若采用整體粘結(jié)后再加工成單根試樣時(shí)， 則寬度要滿足所要加工試樣數(shù)量的要求。 3.3.2.3 加強(qiáng)片的粘結(jié) a.用細(xì)砂紙打磨(或噴砂)粘結(jié)表面。注意不應(yīng)損傷材料強(qiáng)度。 b.用溶劑(如丙酮)清洗粘結(jié)表面。

20、 c.用韌性較好的室溫固化膠粘劑(如環(huán)氧膠粘劑)粘結(jié)。 d.對(duì)試樣粘結(jié)部位加壓一定的時(shí)間。 3.4 試樣數(shù)量按GB 1446—83《纖維增強(qiáng)塑料性能試驗(yàn)方法總則》第2章。 4 試驗(yàn)條件 4.1 試驗(yàn)環(huán)境條件按GB 1446—83第3章。 4.2 試驗(yàn)設(shè)備按GB1446—83第5章。 4.3 Ⅲ型試樣使用的夾具見圖4、表3。夾具與試驗(yàn)機(jī)相連接時(shí)，要確保試樣受拉時(shí)對(duì)中 。 表3

21、 mm ________________________________________________________________________________ 試 樣 厚 度 間 隙 板 厚 度 C 6 3 3 5

22、 ________________________________________________________________________________ 4.4 加載速度 4.4.1 測(cè)定拉伸彈性模量、拉伸割線彈性模量、泊松比、伸長(zhǎng)率及應(yīng)力—應(yīng)變曲線時(shí)， 加載速度一般為2mm/min。 4.4.2 測(cè)定拉伸強(qiáng)度時(shí)： a.常規(guī)試驗(yàn) Ⅰ型試樣的加載速度為10mm/min;Ⅱ、Ⅲ型試樣為5mm/min。 b.仲裁試驗(yàn) 加載速度為2mm/min。

23、 5 試驗(yàn)步驟 5.1 試樣制備按本標(biāo)準(zhǔn)第3.3條和GB 1446—83第1章。 5.2 試樣外觀檢查按GB 1446—83第2章。 5.3 試樣狀態(tài)調(diào)節(jié)按GB 1446—83第3章。 5.4 將合格試樣編號(hào)、劃線和測(cè)量試樣工作段任意三處的寬度和厚度，取算術(shù)平均值。 測(cè)量精度按GB 1446—83第4章。 5.5 夾持試樣，使試樣的中心線與上、下夾具的對(duì)準(zhǔn)中心線一致。 5.6 加載速度按本標(biāo)準(zhǔn)第4.4條。 5.7 在試樣工作段安裝測(cè)量變形的儀表。施加初載(約為破壞載荷的5%)，檢查并調(diào)整試

24、 樣及變形測(cè)量系統(tǒng)，使整個(gè)系統(tǒng)處于正常工作狀態(tài)。 5.8 測(cè)定拉伸彈性模量、泊松比、伸長(zhǎng)率和應(yīng)力-應(yīng)變曲線時(shí)，采用分級(jí)加載，級(jí)差為破 壞載荷的5～10%(測(cè)定拉伸彈性模量和泊松比時(shí)，至少分五級(jí)加載，施加載荷不宜超過破壞 載荷的50%。一般至少重復(fù)測(cè)定三次，取其兩次穩(wěn)定的變形增量。測(cè)定拉伸割線彈性模量時(shí) ，施加載荷至規(guī)定的應(yīng)變值)。記錄各級(jí)載荷與相應(yīng)的變形值。有自動(dòng)記錄裝置時(shí)，可連續(xù) 加載。 5.9 測(cè)定拉抻強(qiáng)度時(shí)連續(xù)加載至試樣破壞，記錄破壞載荷(或最大載荷)及試樣破壞形式 。 5.10 若試樣出現(xiàn)以

25、下情況應(yīng)予作廢： a.試樣破壞在明顯內(nèi)部缺陷處。 b.Ⅰ型試樣破壞在夾具內(nèi)或圓弧處。 c.Ⅱ型試樣破壞在夾具內(nèi)或試樣斷裂處離夾緊處的距離小于10mm。 5.11 同批有效試樣不足5個(gè)時(shí)，應(yīng)重做試驗(yàn)。 5.12 Ⅲ型試樣破壞在非工作段時(shí)，仍用工作段橫截面積來計(jì)算拉伸強(qiáng)度。且應(yīng)記錄試樣 斷裂位置。 6 計(jì)算 6.1 拉伸強(qiáng)度按式(1)計(jì)算： P

26、 σt=-----……………………………………(1) bh 式中：σt——拉伸強(qiáng)度，kgf/cm[2](MPa); P——破壞載荷(或最大載荷)，kgf(N)； b——試樣寬度，cm； h——試樣厚度，cm。 注：1MPa=1N/mm[2]≈10.2kgf/cm[2]。 6.2 試樣拉伸破壞時(shí)或最大載荷處的伸長(zhǎng)率按式(2)計(jì)算：

27、 Lb 　　　　　　　　　　　　　　　　t=--------100…………………………………(2) L0 式中：t——試樣拉伸破壞時(shí)或最大載荷處伸長(zhǎng)率，%； Lb——試樣破壞時(shí)或最大載荷處標(biāo)距L0內(nèi)的伸長(zhǎng)量，cm； L0——測(cè)量的標(biāo)距，cm。 6.3 繪制拉伸應(yīng)力-應(yīng)變曲線。 6.4 拉伸彈性模量按式(3)計(jì)算：

28、 L0P Et=---------…………………………………………(3) bhL 式中：Et——拉伸彈性模量，kgf/cm[2](MPa)； P——載荷-變形曲線上初始直線段的載荷增量，kgf(N)； L——與載荷增量P對(duì)應(yīng)的標(biāo)距L0內(nèi)的變形增量，cm。 其余同式(1)、(2)。 6.5 拉伸割線彈性模量按式(4)計(jì)算：

29、 PL0 Ex=-------------…………………………………(4) bhLx 式中：Ex——在0.1%或0.4%應(yīng)變下的拉伸割線彈性模量，kgf/cm[2](MPa)； P——載荷-變形曲線上產(chǎn)生與規(guī)定應(yīng)變對(duì)應(yīng)的載荷，kgf(N)； Lx——與載荷P對(duì)應(yīng)的標(biāo)距L0內(nèi)的變形值，cm。

30、 其余同式(1)、(2)。 6.6 泊松比按式(5)計(jì)算： 2 μ=----………………………………………………(5) 1 式中：μ——泊松比； 1，2——分別為與載荷增量P對(duì)應(yīng)的縱向應(yīng)變和橫向應(yīng)變。 L1

31、 1=------ L1 L2 2=------ L2 式中：L1，L2——分別為縱向和橫向的測(cè)量標(biāo)距，cm； L1，L2——分別為與載荷增量P對(duì)應(yīng)的標(biāo)

32、距L1和L2的變形增量，cm。 7 試驗(yàn)結(jié)果 按GB 1446—83第6章。 8 試驗(yàn)報(bào)告 按GB 1446—83第7章。 附加說明： 本標(biāo)準(zhǔn)由國(guó)家建筑材料工業(yè)局提出。由全國(guó)塑料標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì)纖維增強(qiáng)塑料標(biāo)準(zhǔn)化 分技術(shù)委員會(huì)歸口。 本標(biāo)準(zhǔn)由國(guó)家建筑材料工業(yè)局北京玻璃研究所、中國(guó)船舶工業(yè)總公司渤海造船廠和兵器 工業(yè)部五三所共同起草。 本標(biāo)準(zhǔn)主要起草人鄔友英、孫恒昌、鄔懷仁。 本標(biāo)準(zhǔn)于1979年5月1日首次發(fā)布。