GBT 43938.2-2024 碳纖維增強(qiáng)復(fù)合材料薄壁管件力學(xué)性能試驗方法 第2部分：壓縮試驗

碳纖維增強(qiáng)復(fù)合材料薄壁管件力學(xué)性能試驗方法第2部分：壓縮試驗Testmethodformechanicalpropertiesofthin-walledtubeofcarbonfiberreinforcedcomposite—2024-04-25發(fā)布2024-08-01實施國家市場監(jiān)督管理總局國家標(biāo)準(zhǔn)化管理委員會I本文件按照GB/T1.1—2020《標(biāo)準(zhǔn)化工作導(dǎo)則第1部分：標(biāo)準(zhǔn)化文件的結(jié)構(gòu)和起草規(guī)則》的規(guī)定本文件是GB/T43938《碳纖維增強(qiáng)復(fù)合材料薄壁管件力學(xué)性能試驗方法》的第2部分。GB/T43938已經(jīng)發(fā)布了以下部分：——第2部分：壓縮試驗。請注意本文件的某些內(nèi)容可能涉及專利。本文件的發(fā)布機(jī)構(gòu)不承擔(dān)識別專利的責(zé)任。本文件由全國宇航技術(shù)及其應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(SAC/TC425)和全國碳纖維標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員本文件起草單位：北京衛(wèi)星制造廠有限公司、西安航天復(fù)合材料研究所、寧波中科祥龍輕量化科技合材料科技有限公司、航天材料及工藝研究所、西安空間無線電技術(shù)研究所、廊坊市飛澤復(fù)合材料科技有限公司、湖南星途航空航天器制造有限公司。Ⅱ碳纖維增強(qiáng)復(fù)合材料薄壁管件因其輕質(zhì)、高強(qiáng)等優(yōu)異性能在航空、航天、船舶、汽車、運動用品等行業(yè)應(yīng)用越加廣泛。GB/T43938旨在規(guī)范該類產(chǎn)品的力學(xué)性能試驗方法，擬由兩個部分構(gòu)成?！?部分：拉伸試驗。目的在于進(jìn)一步規(guī)范碳纖維增強(qiáng)復(fù)合材料薄壁管件的拉伸試驗方法。 第2部分：壓縮試驗。目的在于進(jìn)一步規(guī)范碳纖維增強(qiáng)復(fù)合材料薄壁管件的壓縮試驗方法，1碳纖維增強(qiáng)復(fù)合材料薄壁管件力學(xué)性能試驗方法第2部分：壓縮試驗本文件規(guī)定了碳纖維增強(qiáng)復(fù)合材料薄壁管件軸向壓縮性能試驗的試樣、試驗條件、儀器設(shè)備、試驗步驟、數(shù)據(jù)處理和試驗報告等。本文件適用于測定壁厚不大于1mm,公稱直徑小于50mm的纖維增強(qiáng)復(fù)合材料薄壁管件的軸向壓縮強(qiáng)度和軸向壓縮彈性模量，其他纖維增強(qiáng)復(fù)合材料薄壁管件參照使用。2規(guī)范性引用文件下列文件中的內(nèi)容通過文中的規(guī)范性引用而構(gòu)成本文件必不可少的條款。其中，注日期的引用文件，僅該日期對應(yīng)的版本適用于本文件；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/T7124膠粘劑拉伸剪切強(qiáng)度的測定(剛性材料對剛性材料)3術(shù)語和定義本文件沒有需要界定的術(shù)語和定義。4試樣4.1試樣型式試樣型式按圖1規(guī)定進(jìn)行。2標(biāo)引序號說明：1——內(nèi)套筒；2——壓縮外套筒；3——管件試件；4——膠層。圖1壓縮試樣型式4.2管件試件4.2.1管件試件的型式按圖2規(guī)定進(jìn)行，尺寸應(yīng)滿足表1的要求。管件試件兩端端面平行度應(yīng)不大于0.05mm,端面與軸線垂直度應(yīng)不大于0.05mm。標(biāo)引序號說明：D——管件試件外徑；d——管件試件內(nèi)徑；L——有效測試段長度；l——夾持段長度；圖2管件試件型式表1管件試件尺寸單位為毫米有效測試段長度(L)兩端夾持段長度(l)30.0±0.2150.0±0.534.2.2管件試件應(yīng)從產(chǎn)品上直接截取或同批次隨爐件上截取，其材料、鋪層方式應(yīng)與對應(yīng)產(chǎn)品狀態(tài)一致。4.2.3管件試件表面應(yīng)無可見機(jī)械損傷，加工時不應(yīng)使管件試件產(chǎn)生分層、刻痕和局部擠壓等機(jī)械損傷。機(jī)加后管件試件端面應(yīng)平整，表面無可見機(jī)械損傷。4.3.1內(nèi)套筒型式按圖3規(guī)定進(jìn)行，尺寸應(yīng)滿足以下要求：a)內(nèi)套筒膠接段直徑(d?)與管件試件內(nèi)徑(d)單邊配合間隙為(0.2±0.1)mm;b)膠接段長度(H?)與管件試件夾持段長度(l)相同；c)內(nèi)套筒壁厚(o)為2mm～5mm;d)配合高度(h?)為3mm～5mm;e)裝配段外徑(D?)大于管件試件外徑(D)2mm～6mm。標(biāo)引序號說明：d?——內(nèi)套筒膠接段直徑；d?——內(nèi)套筒內(nèi)徑；H?——膠接段長度；h?——配合高度；D?——裝配段外徑；σ——內(nèi)套筒壁厚。圖3內(nèi)套筒型式4.3.2內(nèi)套筒宜選用牌號為2A12T4狀態(tài)的鋁合金制備。膠接前應(yīng)進(jìn)行表面處理，宜采用磷酸陽極化4.4外套筒4.4.1壓縮外套筒型式按圖4規(guī)定進(jìn)行，尺寸應(yīng)滿足以下要求：a)壓縮外套筒內(nèi)徑(D?)與管件試件外徑(D)單邊配合間隙為(0.2±0.1)mm;b)膠接段長度(H?)與管件試件夾持段長度(l)相同；c)配合高度(h?)與內(nèi)套筒配合高度(h?)相同；d)裝配段外徑(D?)大于內(nèi)套筒裝配段外徑(D?)0.2mm～0.3mm;e)壓縮外套筒外徑(D?)大于管件試件外徑(D)10mm～15mm。4標(biāo)引序號說明：D?——裝配段外徑；h?——配合高度；D?——壓縮外套筒外徑；D?——壓縮外套筒內(nèi)徑；H?——膠接段長度。圖4壓縮外套筒型式4.4.2外套筒宜選用牌號為2A12T4狀態(tài)的鋁合金制備。膠接前應(yīng)進(jìn)行表面處理，宜采用磷酸陽極化處理。4.5試樣制備4.5.1試樣內(nèi)、外套筒與管件試件采用膠接方式連接為一體。4.5.2管件試件與試樣內(nèi)、外套筒膠接前，在管件試件兩端面的4個等間隔處測量管件的內(nèi)徑，取其平均值為平均內(nèi)徑，并記錄。4.5.3在管件試件有效測試段3個不同截面的位置上，用游標(biāo)卡尺分別測量相互垂直的兩個方向上外4.5.4制作試樣時，宜選取室溫剪切強(qiáng)度大于25MPa的室溫固化膠粘劑，膠粘劑剪切強(qiáng)度測試方法按GB/T7124執(zhí)行，管件試件與內(nèi)、外套筒膠接間隙應(yīng)為(0.2±0.1)mm。4.5.5制作試樣時，管件試件的膠接區(qū)域應(yīng)打磨粗糙，且不能損傷纖維增強(qiáng)體，之后在管件試件、內(nèi)套筒和外套筒的膠接區(qū)域均勻涂刷一層膠粘劑，按照圖1所示將內(nèi)套筒、壓縮外套筒與管件試件組裝膠接，膠粘劑的固化應(yīng)按其制造廠商的要求或其他適用的材料標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行，固化時保持試樣處于直立狀態(tài)，膠接過程溢膠應(yīng)及時清理。4.5.6試樣兩端端面平行度應(yīng)不大于0.05mm,試樣端面與管件試件軸線垂直度應(yīng)不大于0.05mm,兩端壓縮套筒同軸度應(yīng)不大于0.1mm。4.6試樣數(shù)量每組試樣不少于5個，同批應(yīng)有不少于5個有效試樣。5.1實驗室環(huán)境條件實驗室環(huán)境條件按GB/T1446—2005中第3章的規(guī)定。55.2試樣狀態(tài)調(diào)節(jié)5.2.1實驗室環(huán)境條件符合5.1的規(guī)定時，試樣至少在溫度(23±2)℃環(huán)境中放置4h,并在相同環(huán)境下試驗。5.2.2仲裁試驗時，試樣至少在溫度(23±2)℃和相對濕度(50±10)%的環(huán)境下存放40h。5.3加載速度5.3.1測定壓縮強(qiáng)度時，加載速度為1mm/min～5mm/min;仲裁試驗時，加載速度為2mm/min。5.3.2測定壓縮彈性模量時，加載速度為2mm/min。6儀器設(shè)備試驗所用儀器設(shè)備按GB/T1446—2005中第5章的規(guī)定。7試驗步驟7.1試樣準(zhǔn)備7.1.1檢查試樣外觀，管件試件內(nèi)、外徑尺寸采信試樣制備過程測量記錄的數(shù)據(jù)，對試樣進(jìn)行編號。7.1.2試樣狀態(tài)調(diào)節(jié)按5.2的規(guī)定執(zhí)行。7.2試驗過程7.2.1安裝試樣，將試樣的軸線與試驗機(jī)上、下壓板的中心對準(zhǔn)。7.2.2在試樣高度中間位置安放測量變形的儀表。施加初載(約為破壞載荷的5%),檢查并調(diào)整試樣及變形測量儀表，使整個系統(tǒng)處于正常工作狀態(tài)以及使試樣兩側(cè)壓縮變形一致。7.2.3同一試樣先測定壓縮彈性模量，再測定壓縮強(qiáng)度。7.2.4測定軸向壓縮彈性模量時，有自動記錄裝置可連續(xù)加載，否則應(yīng)分級加載。連續(xù)加載施加載荷不宜超過破壞載荷的50%。加載速度按5.3的規(guī)定執(zhí)行。采用分級加載時，級差為破壞載荷的5%~10%,分級應(yīng)不少于五級，施加載荷不宜超過破壞載荷的50%,一般至少重復(fù)測定3次，取其兩次穩(wěn)定的變形增量，記錄各級載荷及相應(yīng)的變形值。宜采用應(yīng)變片測試試樣變形，在管件試件有效測試段中部徑向?qū)ΨQ各貼一個應(yīng)變片，粘貼示意圖按圖5規(guī)定進(jìn)行。當(dāng)管件試件直徑較小不適宜粘貼應(yīng)變片時，可采用引伸計等方法測量管件試件變形。6GB/T43938.2—2024標(biāo)引序號說明：1——管件試件軸線；2——應(yīng)變片。圖5應(yīng)變片粘貼示意圖7.2.5測定壓縮強(qiáng)度時，對試樣施加均勻、連續(xù)的載荷直至破壞。加載速度按5.3的規(guī)定執(zhí)行。記錄破壞載荷(或最大載荷)與試樣的破壞情況。7.3試樣有效性判定7.3.1若試樣出現(xiàn)以下情況應(yīng)予作廢：a)管件試件與內(nèi)、外套筒發(fā)生脫粘；b)試樣在非有效測試段破壞。7.3.2同批有效試樣不足5個時，應(yīng)重新制樣測試。8數(shù)據(jù)處理8.1軸向壓縮強(qiáng)度軸向壓縮強(qiáng)度(σe)按公式(1)計算。 (1)式中：oe——軸向壓縮強(qiáng)度，單位為兆帕(MPa);F——破壞載荷(或最大載荷),單位為牛(N);D——管件試件外徑，單位為毫米(mm);d管件試件內(nèi)徑，單位為毫米(mm)。78.2軸向壓縮模量軸向壓縮彈性模量(E)按公式(2)計算。式中：E。——軸向壓縮彈性模量，單位為兆帕(MPa);L?！獌x表測量標(biāo)距，單位為毫米(mm);△F——材料彈性范圍內(nèi)的載荷增量，單位為牛(N);△L——與△F對應(yīng)L。內(nèi)的變形增量，單位為毫米(mm)。8.3試驗結(jié)果計算試驗結(jié)果的算術(shù)平均值、標(biāo)準(zhǔn)差和離散