《纖維增強聚合物基復合材料層合板拉伸性能試驗方法》征求意見稿

ICSXX.XXX.XX

XXX

團體標準

T/CSTMXXXXX-201X

纖維增強聚合物基復合材料層合板

拉伸性能試驗方法

TestMethodforTensilePropertiesofFiberReinforcedPolymerMatrix

CompositeLaminates

201X-XX-XX發(fā)布201X-XX-XX實施

中關村材料試驗技術聯(lián)盟發(fā)布

T/CSTMXXXXX-2019

纖維增強聚合物基復合材料層合板拉伸性能試驗方法

1范圍

本標準規(guī)定了聚合物基復合材料拉伸試驗的試樣、試樣制備、試驗設備與測量器具、試驗環(huán)境、試

樣狀態(tài)調節(jié)、試驗步驟、試驗結果的計算和試驗報告。

本標準適用于均衡對稱纖維增強聚合物基復合材料拉伸性能的測定。

2規(guī)范性引用文件

下列文件對于本文件的應用是必不可少的。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纖維增強塑料性能試驗方法總則

GB/T3961纖維增強塑料術語

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：

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：相對于基準面-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、相對于-A-的鋪層方向基準、總長、標

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

粘合劑不能在試件上結塊。

圖2拉伸試驗試樣圖（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，

應避免由于不適當?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°單向復合材料建議采用0°本體材料制備加強片。

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片長度加強片厚度加強片倒角

方向mmmmmmmmmm?

單向0°152501.0561.57-90

單向90°251752.0——7-90

對稱均衡252502.05627-90

隨機不連續(xù)252502.0—27-90

3.3試樣數(shù)量

每組有效試樣不少于5個。

4試驗設備與測量器具

4.1試驗機應符合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。儀器的精度應滿足其最小讀數(shù)在試樣寬度和厚度尺寸的1%以內。

4.3通過應變片、引伸計或非接觸光學測量裝置測量應變。

4.4環(huán)境試驗箱應滿足試驗要求，經(jīng)計量檢定合格，并在有效期內。

5試驗條件

5.1試驗環(huán)境條件

5.1.1實驗室標準環(huán)境條件

實驗室標準環(huán)境條件按照GB/T1446中的規(guī)定。

5.1.2非標準試驗環(huán)境條件

5.1.2.1高溫試驗環(huán)境條件

首先將環(huán)境箱和試驗夾具預熱到規(guī)定的試驗溫度，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，試件升溫的時間不應超過5分鐘。在試樣達到試驗溫度后，對

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

試驗溫度±3℃范圍內。

5.1.2.2低溫試驗環(huán)境條件

首先將環(huán)境箱和試驗夾具冷卻到規(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，試件升溫的時間不應超過5分鐘。在試樣達到試驗溫度后，保溫5min

開始試驗。試驗過程中，試樣溫度保持在規(guī)定試驗溫度±3℃范圍內。

2

T/CSTMXXXXX-2019

5.2試樣狀態(tài)調節(jié)

5.2.1干態(tài)試樣狀態(tài)調節(jié)

試驗前，試樣在實驗室標準環(huán)境條件下至少放置24h。

5.2.2濕態(tài)試樣狀態(tài)調節(jié)

試驗前，應在規(guī)定的溫度和濕度條件下使試樣達到所要求的吸濕狀態(tài)。

濕態(tài)試樣狀態(tài)結束后，應將試樣用濕布（面紗或脫脂棉）包裹放入密封袋內，直至進行力學試驗，

試樣在密封袋內儲存的時間應不超過14天。

5.3應變計安裝

如需要，每組試樣中選擇1個試樣，在其工作段中心兩個表面對稱位置背對背地安裝引伸計或粘貼

應變片，并計算試樣的彎曲百分比：

εf?εb

By=×100%(4)

εf+εb

式中：

正面?zhèn)鞲衅黠@示的應變，單位為毫米每毫米（）；

εf——mm/mm

背面?zhèn)鞲衅黠@示的應變，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傳感器。若彎曲百分比大于3%，則同組所

有試樣均應背對背安裝引伸計或粘貼應變計，試樣的應變取兩個背對背引伸計或對稱應變計測得應變的

算術平均值。

6試驗步驟

6.1試驗前準備

6.1.1按GB/T1446規(guī)定檢查試樣外觀，對每個試樣編號。

6.1.2按6節(jié)的規(guī)定對試樣進行狀態(tài)調節(jié)。

6.1.3在工作段內三個不同的位置由A=w×h確定試件的面積，取以上三個位置測量面積的平均值，精

確至0.01mm。

6.1.4若采用非接觸光學測量裝置測量應變，應在尺寸測量前在試樣工作段表面制斑。

6.2試樣安裝

將試樣對中夾持于試驗機夾頭中，推薦使用液壓夾頭，試樣的中心線應與試驗機夾頭的中心線保持

一致。應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試樣造成損傷，夾持90°單向

拉伸試樣時，建議在試樣表面襯墊120目砂布，砂粒朝外。

6.3試驗

3

T/CSTMXXXXX-2019

6.3.1對于在試驗室標準環(huán)境下進行的試驗，按5.1.1的規(guī)定進行；而對于在非實驗室標準環(huán)境條件下進

行的試驗，則按5.1.2的規(guī)定進行。

6.3.2將試樣放入試驗機夾頭中，確保試件的縱軸與試驗方向一致，夾緊夾頭。

6.3.3若采用電阻應變計測量應變，高溫濕態(tài)試樣應在狀態(tài)調節(jié)前粘貼應變計，其他試驗狀態(tài)的試樣應

在狀態(tài)調節(jié)后粘貼應變計，應變計的有效長度應大于機織物的重復單元。若采用引伸計，將引伸計安裝

到試件上；若采用非接觸光學測量裝置測量應變，則應設置好鏡頭位置、光源和光圈等。

6.3.4以2mm/min的加載速率對試樣連續(xù)加載，直到試樣破壞，記錄載荷、位移和應變數(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個字母第2個字母第3個字母

破壞類型代碼破壞區(qū)域代碼破壞部位代碼

倒角A夾持/加強片內I底部B

邊緣分層D夾持/加強片A頂部T

夾持/加強片G距離夾持/加強片左側L

W

橫向L小于1倍寬度右側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拉伸試驗破壞代碼/典型模式

7試驗結果的計算

7.1拉伸強度

按式（1）計算拉伸強度，結果保留三位有效數(shù)字。

Ftu=Pmax/A(1)

式中：

Ftu——極限拉伸強度，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中選擇用來計算彈性模量的應變范圍，對低于6000με破壞的材料，建議使用的應變范圍為

極限應變的25%～50%。應力—應變曲線在所選的應變范圍內應為線性，按式（2）計算弦向模量，結

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T/CSTMXXXXX-2019

果保留三位有效數(shù)字。

表2弦向模量計算應變范圍

拉伸彈性模量計算縱向應變范圍

起點，με終點，με

10003000

E=?σ/?ε(8)

式中：

E——拉伸彈性模量，單位為GPa；

?σ——表2中兩個應變點之間拉伸應力的差值，單位為兆帕（MPa）；

?ε——表2中兩個應變點之間應變的差值（通常取0.002）。

7.3泊松比

ε

根據(jù)7.2確定用于計算泊松比的縱向應變范圍，確定橫向應變t以及測量應變范圍端點的兩個縱向

ε

應變l。如果在確定的應變范圍末點沒有數(shù)據(jù)，則使用與之最接近的已有數(shù)據(jù)的點。用公式(9)計算并

記錄泊松比到三位有效數(shù)字，同時記錄所用的應變范圍。

ν=??εt/?εl(9)

式中：

ν——泊松比；

兩個縱向應變點之間橫向應變的差值，；

?εt——με

兩個縱向應變點之間縱向應變的差值（名義上取或）。

?εl——0.0010.002

7.4統(tǒng)計

對于每一組試驗，按GB/T1446的規(guī)定計算每一種測試性能的算術平均值、標準差和離散系數(shù)。

8檢測報告

a)本標準編號；

b)材料名稱、牌號；

c)試樣編號、尺寸及數(shù)量；

d)試驗設備及儀器的型號、規(guī)格及計量情況；

e)試驗環(huán)境溫度、試樣狀態(tài)調節(jié)參數(shù)和結果；

f)與本標準的不同之處；

g)試驗時出現(xiàn)的異常情況；

h)試驗結果，包括：

1）每個試樣的最大載荷值；

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T/CSTMXXXXX-2019

2）每個試樣的拉伸強度、彈性模量、泊松比（如需要）及樣本的算術平均值、標準差和離散系

數(shù)；

3）每個試樣的失效模式。

i)試驗人員、試驗日期等。

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T/CSTMXXXXX—2019

前言

本標準按照GB/T1.1—2009給出的規(guī)則起草。

本標準由中國材料與試驗團體標準委員會航空材料領域委員會提出。

本標準由中國材料與試驗團體標準委員會航空材料領域委員會歸口。

I

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纖維增強聚合物基復合材料層合板拉伸性能試驗方法

1范圍

本標準規(guī)定了聚合物基復合材料拉伸試驗的試樣、試樣制備、試驗設備與測量器具、試驗環(huán)境、試

樣狀態(tài)調節(jié)、試驗步驟、試驗結果的計算和試驗報告。

本標準適用于均衡對稱纖維增強聚合物基復合材料拉伸性能的測定。

2規(guī)范性引用文件

下列文件對于本文件的應用是必不可少的。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纖維增強塑料性能試驗方法總則

GB/T3961纖維增強塑料術語

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：

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：相對于基準面-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、相對于-A-的鋪層方向基準、總長、標

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

粘合劑不能在試件上結塊。

圖2拉伸試驗試樣圖（SI）

圖1試樣形狀和尺寸

3.2試樣制備

1

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試樣制備按GB/T1446規(guī)定進行。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，

應避免由于不適當?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°單向復合材料建議采用0°本體材料制備加強片。

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片長度加強片厚度加強片倒角

方向mmmmmmmm