(高清版)GB∕T 38515-2020 石英纖維織物增強(qiáng)樹脂基復(fù)合材料高溫力學(xué)性能試驗方法

石英纖維織物增強(qiáng)樹脂基復(fù)合材料高溫力學(xué)性能試驗方法resinmatrixcompositematerials國家市場監(jiān)督管理總局國家標(biāo)準(zhǔn)化管理委員會IGB/T38515—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)由中國建筑材料聯(lián)合會提出。本標(biāo)準(zhǔn)由全國纖維增強(qiáng)塑料標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(SAC/TC39)歸口。本標(biāo)準(zhǔn)起草單位：航天特種材料及工藝技術(shù)研究所。1GB/T38515—2020石英纖維織物增強(qiáng)樹脂基復(fù)合材料高溫力學(xué)性能試驗方法1范圍本標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了石英纖維織物增強(qiáng)樹脂基復(fù)合材料高溫力學(xué)性能試驗的一般要求、試驗、試驗結(jié)果和試驗報告。本標(biāo)準(zhǔn)適用于二維編織結(jié)構(gòu)石英纖維織物增強(qiáng)樹脂基復(fù)合材料在測試溫度不高于500℃時的拉伸性能、壓縮性能、彎曲性能和短梁剪切強(qiáng)度的測試。其他纖維織物增強(qiáng)樹脂基復(fù)合材料可參照使用。2規(guī)范性引用文件下列文件對于本文件的應(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—2005纖維增強(qiáng)塑料性能試驗方法總則GB/T1447—2005纖維增強(qiáng)塑料拉伸性能試驗方法GB/T1448—2005纖維增強(qiáng)塑料壓縮性能試驗方法GB/T1449—2005纖維增強(qiáng)塑料彎曲性能試驗方法GB/T30969—2014聚合物基復(fù)合材料短梁剪切強(qiáng)度試驗方法3一般要求3.1試驗設(shè)備按GB/T1446—2005中5.1.1～5.1.4的規(guī)定。變形測量裝置的準(zhǔn)確度等級應(yīng)不低于1級?？刹捎酶邷匾煊?撓度計)、高溫應(yīng)變片等接觸式變形測量裝置或高溫非接觸式變形測量裝置。3.1.3.1高溫裝置應(yīng)能滿足高溫測試的要求，并保證整個試樣處于均溫區(qū)，其溫度偏差不應(yīng)超過±3℃、溫度均勻度不應(yīng)超過4℃。當(dāng)試驗溫度不大于300℃時，高溫裝置應(yīng)能保證試樣在10min內(nèi)加熱到規(guī)定的試驗溫度；當(dāng)試驗溫度大于300℃時，高溫裝置應(yīng)能保證試樣在20min內(nèi)加熱到規(guī)定的試驗溫度。3.1.3.2測溫傳感器應(yīng)能測試試樣工作段或跨距段外表面溫度，其允許偏差為Ⅱ級及以上。按GB/T1446—2005第4章的規(guī)定。GB/T38515—2020高溫試驗過程中應(yīng)注意高溫下的防護(hù)及有關(guān)安全措施。4高溫拉伸性能試驗試驗設(shè)備應(yīng)符合3.1的要求。高溫拉伸夾具應(yīng)滿足高溫性能測試的要求，采用面內(nèi)加載的機(jī)械或液壓夾具。典型面內(nèi)加載夾具的示意圖如圖1所示。1——夾頭；2——夾塊；3——加強(qiáng)片；4——試樣。圖1典型面內(nèi)加載夾具示意圖試樣分為啞鈴型和直條型，啞鈴型試樣見圖2,直條型試樣見圖3,試樣厚度為2mm～10mm。23GB/T38515—2020單位為毫米4750.054750.05二h圖2啞鈴型拉伸試樣單位為毫米70.050.05器0.050.05圖3直條型拉伸試樣拉伸試驗速度為1mm/min～5mm/min,仲裁試驗速度為2mm/min。4.4試驗步驟4.4.1試樣外觀檢查和狀態(tài)調(diào)節(jié)按3.2的規(guī)定。4.4.2將合格試樣編號，測量試樣工作段內(nèi)任意三處的寬度和厚度，取算術(shù)平均值，結(jié)果精確到0.01mm。4.4.3啟動試驗機(jī)，預(yù)熱至少20min。安裝夾具，調(diào)節(jié)試驗機(jī)載荷零點。4.4.4根據(jù)試驗要求選用合適的高溫裝置，根據(jù)夾具的工作高度調(diào)節(jié)高溫裝置的位置。4.4.7施加初載(小于破壞載荷的5%),檢查并調(diào)整試樣及變形測量裝置，使整個系統(tǒng)處于正常工作狀態(tài)。4.4.8讓測溫傳感器的測溫點盡量靠近試樣工作段外表面，關(guān)閉高溫裝置的爐門，等待高溫裝置再次達(dá)到目標(biāo)溫度，保溫時間按3.3的規(guī)定。在試樣升溫和保溫過程中應(yīng)不斷消除試樣和夾具因熱膨脹而導(dǎo)致的載荷變化，以保證試樣所受初載小于破壞載荷的5%。4.4.9測定拉伸強(qiáng)度時，按4.3規(guī)定對試樣均勻、連續(xù)加載直至試樣破壞，記錄試樣的破壞載荷或最大載荷及試樣破壞形式。4GB/T38515—20204.4.10測量拉伸模量和斷裂伸長率時，應(yīng)在試樣上安裝變形測量裝置。按照4.3的規(guī)定對試樣加載至4.4.11測試結(jié)果有效性按照GB/T1447—2005中8.10、8.11的規(guī)定。第9章的規(guī)定。5高溫壓縮性能試驗5.1.1試驗設(shè)備應(yīng)符合3.1的要求。凡能保證試樣在高溫軸壓載荷作用下工作段不失穩(wěn)，并呈正常壓縮破壞的任何壓縮夾具均可用于本方法。5.1.2厚板壓縮夾具采用普通的壓盤夾具。上、下壓板工作表面的平行度應(yīng)優(yōu)于0.02,表面粗糙度5.1.3薄板試樣采用剪切加載夾具(A型)或端部加載夾具(B型)。剪切加載壓縮夾具示意圖見圖4,端部加載壓縮夾具示意圖見圖5。1——壓頭；2——楔塊；4——試樣；5GB/T38515—20203——緊固螺母；4——試樣支撐塊；圖5B型端部加載壓縮夾具示意圖5.2.1當(dāng)試樣厚度(h)為2mm～4mm時，試樣的型式和尺寸見圖6。5.2.2當(dāng)試樣厚度(h)大于4mm時，試樣的型式見圖7,試樣尺寸見表1。測定壓縮強(qiáng)度時，λ取10。若試驗過程中有失穩(wěn)現(xiàn)象，λ取6。測定壓縮模量時，λ取15或根據(jù)變形測試裝置確定。注：λ為長細(xì)比，即等截面柱狀體的高度與其最小慣性半徑之比。對等截面的矩形試樣，慣性半徑是橫截面最小尺寸的0.289倍。單位為毫米品圖6啞鈴型壓縮試樣GB/T38515—2020圖7方柱型壓縮試樣表1方柱型壓縮試樣尺寸單位為毫米名稱符號一般試樣尺寸仲裁試樣尺寸寬度b10±0.210±0.2厚度h10±0.2高度H30±0.55.3試驗速度壓縮試驗速度為1mm/min～4mm/min,仲裁試驗速度為2mm/min。5.4試驗步驟5.4.1試樣外觀檢查和狀態(tài)調(diào)節(jié)按3.2的規(guī)定。5.4.2將合格試樣編號，測量試樣工作段內(nèi)任意三處的寬度和厚度，取算術(shù)平均值，結(jié)果精確到0.01mm。5.4.3啟動試驗機(jī)，預(yù)熱至少20min。安裝夾具，調(diào)節(jié)試驗機(jī)載荷零點。5.4.4根據(jù)試驗要求選用合適的高溫裝置，根據(jù)夾具的工作高度調(diào)節(jié)高溫裝置的位置。5.4.5設(shè)定高溫裝置的加熱參數(shù)，啟動高溫裝置，升溫至目標(biāo)溫度。5.4.6打開高溫裝置的爐門，放入試樣或已裝好試樣的壓縮夾具，使試樣中心線與上、下夾具的對準(zhǔn)中心線一致。5.4.7讓測溫傳感器的測溫點盡量靠近試樣工作段外表面，關(guān)閉高溫裝置的爐門，等待高溫裝置再次達(dá)到目標(biāo)溫度，保溫時間按3.3的規(guī)定。在試樣升溫和保溫過程中應(yīng)不斷消除試樣和夾具因熱膨脹而導(dǎo)致的載荷變化，以保證試樣所受初載小于破壞載荷的5%。5.4.8測定壓縮強(qiáng)度時，按5.3的規(guī)定對試樣均勻、連續(xù)加載直至試樣破壞，記錄試樣的破壞載荷或最大載荷及試樣破壞形式。5.4.9測量壓縮模量和斷裂應(yīng)變時，應(yīng)在試樣工作段內(nèi)安裝變形測量裝置。試樣應(yīng)至少預(yù)壓一次，預(yù)壓載荷約為試樣破壞載荷的5%,以保證整個測試系統(tǒng)處于正常狀態(tài)。按照5.3的規(guī)定對試樣均勻、連續(xù)加載至破壞。記錄載荷-變形曲線等。5.4.10若試樣出現(xiàn)以下情況之一，則壓縮強(qiáng)度和斷裂應(yīng)變數(shù)據(jù)無效：a)啞鈴型試樣端部呈擠壓破壞或在圓弧處劈裂；b)方柱型試樣有明顯內(nèi)部缺陷或端部擠壓破壞。5.4.11同批有效試樣不足5個時，應(yīng)重做試驗。6GB/T38515—20205.5.1壓縮強(qiáng)度和壓縮彈性模量按GB/T1448—2005第9章的規(guī)定。5.5.2壓縮斷裂應(yīng)變壓縮斷裂應(yīng)變按照式(1)計算：式中：Eb——壓縮斷裂應(yīng)變，%;△Lb——試樣斷裂時變形量，單位為毫米(mm);L?——引伸計的標(biāo)距，單位為毫米(mm)。6高溫彎曲性能試驗6.1試驗設(shè)備試驗設(shè)備應(yīng)符合3.1的要求。高溫彎曲夾具應(yīng)滿足高溫性能測試的要求，彎曲夾具的示意圖按GB/T1449—2005中6.2的規(guī)定，加載上壓頭半徑為5mm,下支座半徑為2mm。6.2試樣型式和尺寸試樣應(yīng)符合3.2的要求。試樣型式見圖8,試樣尺寸見表2。0.05L0.050.05L2L圖8彎曲試樣型式表2彎曲試樣尺寸單位為毫米名稱符號試樣尺寸寬度b厚度h最小長度L跨距78GB/T38515—20206.3試驗速度彎曲強(qiáng)度試驗速度為1mm/min～5mm/min,彎曲彈性模量試驗速度為2mm/min,仲裁試驗速度為2mm/min。6.4試驗步驟6.4.1試樣外觀檢查和狀態(tài)調(diào)節(jié)按3.2的規(guī)定。6.4.2將合格試樣編號，測量試樣中間的1/3跨距任意三點的寬度和厚度，取算術(shù)平均值，結(jié)果精確到0.01mm。6.4.3啟動試驗機(jī)，預(yù)熱至少20min。安裝夾具，調(diào)節(jié)試驗跨距及上壓頭的位置，準(zhǔn)確至0.5mm。加載上壓頭位于支座中間，且使上壓頭和下支座的圓柱面軸線相平行。調(diào)節(jié)試驗機(jī)載荷零點。6.4.4根據(jù)試驗要求選用合適的高溫裝置，根據(jù)夾具的工作高度調(diào)節(jié)高溫裝置的位置。6.4.6打開高溫裝置爐門，將試樣對稱地放在兩支座上。6.4.7讓測溫傳感器的測溫點盡量靠近試樣跨距段的外表面，關(guān)閉高溫裝置的爐門，等待高溫裝置再次達(dá)到目標(biāo)溫度，保溫時間按3.3的規(guī)定。6.4.8測定彎曲強(qiáng)度時，按6.3的規(guī)定對試樣均勻、連續(xù)加載。在撓度小于1.5倍試樣厚度下呈現(xiàn)破壞的材料，記錄最大載荷或破壞載荷。在撓度等于1.5倍試樣厚度下不呈現(xiàn)破壞的材料，記錄該撓度下的載荷。6.4.9測量彎曲模量和彎曲應(yīng)變時，應(yīng)在試樣跨距中點處安裝變形測量裝置。試樣應(yīng)至少預(yù)壓一次，預(yù)壓載荷約為試樣破壞載荷的5%,以保證整個測試系統(tǒng)處于正常狀態(tài)。按6.3的規(guī)定對試樣均勻、連續(xù)加載至破壞。記錄載荷-撓度曲線等。6.4.10測試結(jié)果有效性按GB/T1449—2005中8.11的規(guī)定。6.5計算彎曲強(qiáng)度(或撓度為1.5倍試樣厚度時的彎曲應(yīng)力)、彎曲彈性模量、試樣外表面層的彎曲應(yīng)變的計算按GB/T1449—2005第9章的規(guī)定。7高溫短梁剪切性能試驗試驗設(shè)備應(yīng)符合3.1的要求。高溫短梁剪切夾具應(yīng)滿足高溫性能測試的要求，加載上壓頭和下支座尺寸按GB/T30969—2014中5.2.1的規(guī)定。7.2試樣型式和尺寸試樣應(yīng)符合3.2的要求。采用直條型試樣，尺寸見表3。表3高溫短梁剪切試樣尺寸單位為毫米試樣種類厚度跨距寬度試樣總長I型2±0.24h±0.36±0.220±14h±0.33h±0.29GB/T38515—2020短梁剪切強(qiáng)度試驗速度為1mm/min～2mm/min,仲裁試驗速度為1mm/min。7.4.1試樣外觀檢查和狀態(tài)調(diào)節(jié)按3.2的規(guī)定。0.01mm。7.4.7讓測溫傳感器的測溫點盡量靠近試樣跨距段的外表面，關(guān)閉高溫裝置的爐門，等待高溫裝置再7.4.8按7.3的規(guī)定對試樣均勻、連續(xù)加載直至試樣破壞或載荷-位移曲線出現(xiàn)兩個及以上峰值。記錄載荷-位移曲線。當(dāng)