(高清版)GB∕T 38534-2020 定向纖維增強(qiáng)聚合物基復(fù)合材料超低溫拉伸性能試驗(yàn)方法

超低溫拉伸性能試驗(yàn)方法國(guó)家市場(chǎng)監(jiān)督管理總局國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)化管理委員會(huì)IGB/T38534—2020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(guó)建筑材料聯(lián)合會(huì)提出。本標(biāo)準(zhǔn)由全國(guó)纖維增強(qiáng)塑料標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì)(SAC/TC39)歸口。本標(biāo)準(zhǔn)起草單位：中國(guó)科學(xué)院理化技術(shù)研究所、北京玻璃鋼研究設(shè)計(jì)院有限公司。1GB/T38534—2020定向纖維增強(qiáng)聚合物基復(fù)合材料超低溫拉伸性能試驗(yàn)方法1范圍本標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了定向纖維增強(qiáng)聚合物基復(fù)合材料超低溫拉伸性能試驗(yàn)方法的試驗(yàn)設(shè)備、試樣、試樣狀本標(biāo)準(zhǔn)適用于溫度在-196℃~-269℃范圍內(nèi)，測(cè)定連續(xù)纖維(包括織物)增強(qiáng)聚合物基復(fù)合材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/T3354定向纖維增強(qiáng)聚合物基復(fù)合材料拉伸性能試驗(yàn)方法3方法原理在-196℃~-269℃環(huán)境下，對(duì)薄板長(zhǎng)直條型試樣，通過(guò)夾持端夾持，以摩擦力加載，在試樣的工4試驗(yàn)設(shè)備4.1試驗(yàn)機(jī)試驗(yàn)機(jī)應(yīng)符合GB/T1446的規(guī)定。應(yīng)使用具有高強(qiáng)度、韌性好及低導(dǎo)熱性的材料制造夾具、拉桿、超低溫恒溫器框架，如奧氏體不銹4.3冷卻裝置冷卻裝置應(yīng)能使試樣冷卻到規(guī)定溫度，規(guī)定溫度通過(guò)冷卻介質(zhì)(如液氦等)冷卻獲得或制冷裝置(如制冷機(jī))冷卻獲得。2GB/T38534—20204.3.2.2超低溫恒溫器宜采用具有多層絕熱結(jié)構(gòu)的不銹鋼真空杜瓦瓶，并能夠保證試驗(yàn)區(qū)域溫度偏差不超過(guò)±3℃。均溫帶的長(zhǎng)度應(yīng)不小于試樣夾持端之間平行段的長(zhǎng)度。4.3.2.3超低溫恒溫器應(yīng)不影響拉伸力與試樣幾何軸線的同軸度。超低溫恒溫器與冷卻介質(zhì)輸液管應(yīng)真空絕熱。使用冷卻介質(zhì)冷卻的，應(yīng)配備包括冷卻介質(zhì)輸液管、注：當(dāng)操作冷卻介質(zhì)時(shí)，試驗(yàn)人員事先采取符合相關(guān)規(guī)定的安全防范措施，以避免造成人員傷害及對(duì)測(cè)試儀器、試4.4溫度測(cè)量?jī)x器溫度測(cè)量?jī)x器由溫度計(jì)和指示裝置組成。其分辨力應(yīng)等于或優(yōu)于1℃,溫度計(jì)應(yīng)覆蓋工作溫度范圍并定期校準(zhǔn)。4.5低溫應(yīng)變測(cè)量裝置4.5.1采用可在低溫環(huán)境下使用的引伸計(jì)或其他低溫應(yīng)變測(cè)量裝置測(cè)量應(yīng)變，測(cè)量精度應(yīng)符合GB/T1446的要求。4.5.2引伸計(jì)應(yīng)定期在室溫及實(shí)際試驗(yàn)溫度使用下進(jìn)行標(biāo)定。引伸計(jì)低溫下的標(biāo)定參見(jiàn)附錄A。4.5.3在低溫下使用應(yīng)變片時(shí)，粘貼應(yīng)變片的膠黏劑應(yīng)與應(yīng)變5試樣5.1形狀和尺寸試樣形狀見(jiàn)圖1所示，試樣尺寸見(jiàn)表1。圖1試樣示意圖3GB/T38534—2020h——試樣厚度；0-—加強(qiáng)片邊緣斜截角。尺寸Lhδθ0°單向?qū)雍习?2.5±0.190°單向?qū)雍习?5±0.125±0.11.5～2.55.2加強(qiáng)片加強(qiáng)片使用鋁合金板或織物增強(qiáng)復(fù)合材料板。5.3膠黏劑應(yīng)選擇具有較高韌性且低溫剪切強(qiáng)度較大的膠黏劑粘貼加強(qiáng)片，膠粘劑固化溫度不應(yīng)高于層合板成型溫度。5.4試樣制備5.5試樣數(shù)量每組有效試樣應(yīng)不少于5個(gè)。4GB/T38534—20206試樣狀態(tài)調(diào)節(jié)試驗(yàn)前，試樣在溫度為23℃±2℃,相對(duì)濕度50%±10%的實(shí)驗(yàn)室至少放置24h。7試驗(yàn)步驟7.1試驗(yàn)前準(zhǔn)備按GB/T1446的規(guī)定檢查試樣的外觀，并對(duì)試樣編號(hào)。測(cè)量并記錄試樣工作段3個(gè)不同截面的寬7.2試樣安裝7.2.1在超低溫恒溫器安裝試樣時(shí)，儀器的信號(hào)線應(yīng)充分松弛。7.2.2試樣中心線與夾具中心線及連接拉桿的中心線應(yīng)保持一致。7.2.3試樣安裝完成后，應(yīng)對(duì)試樣進(jìn)行預(yù)加載，并始終保持預(yù)加載荷不超過(guò)最大破壞載荷的5%。7.3溫度測(cè)量裝置的安裝7.3.1采用氣態(tài)冷卻介質(zhì)或制冷機(jī)冷卻時(shí)，應(yīng)在試樣工作段的兩端及中間位置各安裝一個(gè)測(cè)溫點(diǎn)，并保持測(cè)溫頭與試樣表面接觸良好。7.3.2采用液態(tài)冷卻介質(zhì)冷卻時(shí)，試樣完全浸泡在冷卻介質(zhì)中，可在其中任意一點(diǎn)測(cè)量溫度。7.4低溫應(yīng)變測(cè)量裝置的安裝7.4.1用一個(gè)或多個(gè)引伸計(jì)測(cè)量應(yīng)變時(shí)，盡可能將引伸計(jì)安裝在試樣工作段長(zhǎng)度的中間位置。7.4.2用應(yīng)變片測(cè)量拉伸應(yīng)變時(shí)，應(yīng)采用溫度補(bǔ)償片法進(jìn)行測(cè)量。注：溫度補(bǔ)償片法是將電阻應(yīng)變片貼在與試樣材質(zhì)相同但不參與變形的一塊材料上，并與試樣處于相同的溫度條件下。將補(bǔ)償片正確地連接在惠斯通橋路中即可消除溫度變化所產(chǎn)生的影響。7.5冷卻過(guò)程7.5.1在冷卻前，應(yīng)采用空氣噴射器或熱吹風(fēng)機(jī)徹底干燥超低溫恒溫器。7.5.2安裝超低溫恒溫器，進(jìn)行試樣冷卻：a)當(dāng)采用沸點(diǎn)低于液氮的冷卻介質(zhì)冷卻時(shí)，應(yīng)先對(duì)超低溫恒溫器抽真空(相對(duì)真空度應(yīng)小于—0.097MPa),再使用液氮對(duì)其進(jìn)行預(yù)冷，隨后排空液氮，最后向超低溫恒溫器中輸入沸點(diǎn)低于液氮的冷卻介質(zhì)；b)采用制冷機(jī)冷卻時(shí)，超低溫恒溫器應(yīng)保持真空狀態(tài)(相對(duì)真空度應(yīng)小于-0.097MPa)直至試驗(yàn)結(jié)束。7.5.3試樣冷卻到規(guī)定試驗(yàn)溫度后，應(yīng)保溫一定時(shí)間：a)冷卻介質(zhì)為液態(tài)時(shí)，保溫時(shí)間不少于10min;b)冷卻介質(zhì)為氣態(tài)時(shí)，保溫時(shí)間不少于20min;c)制冷機(jī)冷卻時(shí)，保溫時(shí)間不少于30min。7.5.4冷卻介質(zhì)為氣態(tài)或制冷機(jī)冷卻時(shí)，規(guī)定的試驗(yàn)溫度值與試樣中間位置測(cè)量溫度顯示值之間允許的溫度偏差不超過(guò)±2℃。試驗(yàn)過(guò)程中，試樣工作段兩端溫度差的絕對(duì)值應(yīng)不超過(guò)3℃。5GB/T38534—20207.5.5試驗(yàn)溫度為-196℃或-269℃時(shí)，可將試樣整體浸泡在液氮(-196℃)或液氦(-269℃)中冷卻，獲得所需的試驗(yàn)溫度。7.6.1試樣達(dá)到試驗(yàn)溫度時(shí)，將引伸計(jì)或應(yīng)變片調(diào)零。當(dāng)引伸計(jì)或應(yīng)變片穩(wěn)定后，以1mm/min~2mm/min的加載速度連續(xù)加載直至試樣破壞，并記錄試樣的載荷-應(yīng)變(或載荷-位移)曲線、最大載荷、破壞載荷以及破壞應(yīng)變或可能接近破壞瞬間的應(yīng)變。7.6.2試樣破壞后的失效模式描述，按GB/T3354的規(guī)定。試樣在夾具內(nèi)或端部破壞，應(yīng)予以作廢。8.1拉伸強(qiáng)度拉伸強(qiáng)度按式(1)計(jì)算，結(jié)果保留3位有效數(shù)字：式中：…………Pmax——破壞前試樣承受的最大載荷，單位為牛頓(N);W——試樣寬度，單位為毫米(mm);8.2拉伸彈性模量90°試樣拉伸模量在0.0005～0.0015的縱向應(yīng)變范圍內(nèi)按式(2)或式(3)計(jì)算，其他試樣拉伸彈性模量在0.001～0.003縱向應(yīng)變范圍內(nèi)按式(2)或式(3)計(jì)算，結(jié)果保留3位有效數(shù)字： (2) (3)式中：E,——拉伸彈性模量，單位為兆帕(MPa);l——試樣工作段內(nèi)的引伸計(jì)標(biāo)距，單位為毫米(mm);△P——載荷增量，單位為牛頓(N);△l——與△P對(duì)應(yīng)的引伸計(jì)標(biāo)距長(zhǎng)度內(nèi)的變形增量，單位為毫米(mm);△σ——與△P對(duì)應(yīng)的拉伸應(yīng)力增量，單位為兆帕(MPa);△E——與△P對(duì)應(yīng)的應(yīng)變?cè)隽?，無(wú)量綱。8.3泊松比泊松比在與拉伸彈性模量相同的應(yīng)變范圍內(nèi)按式(4)計(jì)算，結(jié)果保留3位有效數(shù)字：…………………6式中：△e縱——對(duì)應(yīng)載荷增量△P的縱向應(yīng)變?cè)隽?，?jiàn)式(5),無(wú)量綱；△e橫———對(duì)應(yīng)載荷增量△P的橫向應(yīng)變?cè)隽?，?jiàn)式(6),無(wú)量綱；li——縱向引伸計(jì)的標(biāo)距，單位為毫米(mm);lr——橫向引伸計(jì)的標(biāo)距，單位為毫米(mm);△lL——對(duì)應(yīng)△P縱向變形增量，單位為毫米(mm);△lr——對(duì)應(yīng)△P橫向變形增量，單位為毫米(mm)?！?.4拉伸破壞應(yīng)變由引伸計(jì)測(cè)量的縱向拉伸破壞應(yīng)變按式(7)計(jì)算，結(jié)果保留3位有效數(shù)字：EI—-——縱向拉伸破壞應(yīng)變，無(wú)量綱；………………△lb——試樣破壞時(shí)引伸計(jì)標(biāo)距長(zhǎng)度內(nèi)的縱向變形量，單位為毫米(mm)。8.5試驗(yàn)結(jié)果對(duì)于每一組試驗(yàn)，按照GB/T1446的規(guī)定計(jì)算每一種測(cè)量性能的算術(shù)平均值、標(biāo)準(zhǔn)差和離散系數(shù)。9試驗(yàn)報(bào)告試樣報(bào)告一般包括以下全部或部分內(nèi)容：a)試驗(yàn)項(xiàng)目的名稱(chēng)和執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)；b)試驗(yàn)人員、試驗(yàn)時(shí)間和地點(diǎn)；c)試樣的來(lái)源及制備情況，材料品種及規(guī)格；d)試樣的鋪層形式、編號(hào)、形狀和尺寸、外觀質(zhì)量及數(shù)量；e)試驗(yàn)溫度、實(shí)驗(yàn)室的相對(duì)濕度；f)試樣的冷卻方式、冷卻時(shí)間；g)試驗(yàn)速率、測(cè)量應(yīng)變的方式；h)試驗(yàn)儀器的型號(hào)；i)試樣的失效破壞模式；j)試驗(yàn)結(jié)果。GB/T38534—2020(資料性附錄)引伸計(jì)低溫下的標(biāo)定A.1引伸計(jì)低溫下的標(biāo)定應(yīng)使用標(biāo)定器進(jìn)行標(biāo)定，并獲得標(biāo)定系數(shù)。標(biāo)定器應(yīng)具有長(zhǎng)度測(cè)量裝置(如一端配有一定長(zhǎng)度套管組合結(jié)構(gòu)的千分尺，其內(nèi)層為垂直伸縮管，外層為固定套管),其允許誤差應(yīng)不大于引伸計(jì)允許誤差的1/3,標(biāo)定器測(cè)微計(jì)的最小分度值應(yīng)不大于0.001mm。A.2按規(guī)定標(biāo)距將引伸計(jì)的兩個(gè)刀片分別裝卡在標(biāo)定器的垂直伸縮管與固定套管上，然后將此端放置于實(shí)際試驗(yàn)使用溫度環(huán)境中。A.3引伸計(jì)的引線按照規(guī)定的方式與應(yīng)變儀連接，再將應(yīng)變儀的工作狀態(tài)調(diào)整到與試樣在實(shí)際試驗(yàn)使用溫度加載時(shí)的狀態(tài)一致。A.4旋轉(zhuǎn)標(biāo)定器的測(cè)微計(jì)并通過(guò)垂直伸縮管給引伸計(jì)施加一給定位