碳纖維增強塑料和金屬組合件 拉伸搭接剪切強度的測定

ICS83.120

CCSQ23

中華人民共和國國家標準

GB/T20XX—XXXX

`

碳纖維增強塑料和金屬組合件

拉伸搭接剪切強度的測定

Carbonfibrereinforcedplasticsandmetalassemblies—

Determinationofthetensilelap-shearstrength

（ISO22841:2021，IDT）

（征求意見稿）

在提交反饋意見時，請將您知道的相關專利連同支持性文件一并附上。

20XX-XX-XX發(fā)布20XX-XX-XX實施

GB/T20XX—XXXX

碳纖維增強塑料和金屬組合件

拉伸搭接剪切強度的測定

1范圍

本文件規(guī)定了由碳纖維增強塑料(CFRP)和金屬單搭接膠接的組合件拉伸搭接剪切強度的測定方法。

本文件也規(guī)定了膠接組合件試樣的制備方法及測試的條件。本文件適用于評估粘接碳纖維增強塑料

（CFRP）和金屬材料的膠粘劑的適用性。

2規(guī)范性引用文件

下列文件中的內容通過文中的規(guī)范性引用而構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/T2918塑料試樣狀態(tài)調節(jié)和試驗的標準環(huán)境

GB/T2943膠粘劑術語

3術語和定義

GB/T2943界定的術語和定義適用于本文件。

4原則

膠粘劑拉伸搭接剪切強度是在平行于粘接面且在試樣主軸方向上施加一拉伸力，測出的碳纖維增強

塑料(CFRP)和金屬材料單搭接粘接處的剪切應力。

注：單搭接膠接試樣經(jīng)濟、實用且易于制備，是目前應用于膠粘劑、粘結制品的開發(fā)、評價和對比研究，包括制造

品質控制方面最為廣泛的應用形式。

5裝置

5.1尺寸測量裝置：如游標卡尺或千分尺，用于測量試樣的寬度和厚度，精度至少為0.05mm。

5.2拉力試驗機：選擇使用的拉力試驗機應使試樣的破壞載荷在滿標負荷的10%～80%之間。試驗機的

響應時間應足夠短以保證斷裂時間判定的準確性。試驗機力值示值誤差不得大于1%。試驗機應保持第

10章中所規(guī)定的恒定的速度?？蛇x用具有載荷變化均勻的試驗機,試驗機應配置一對合適的夾具用于夾

持試樣。加載時,夾具及其附件與試樣無相對移動,保證試樣長軸與施力方向一致,并與夾具中心線保持

一致。

6試樣

1

GB/T20XX—XXXX

試樣由碳纖維增強塑料(CFRP)和金屬組件單搭接膠接構成，應符合圖1和圖2所示的形式和尺寸。按

本章節(jié)和第7章節(jié)所述，從準備的試樣板上切取6根試樣，箭頭b標記的兩處狹窄的切口尺寸位置應相互

對齊。

圖中，

1碳纖維增強塑料(CFRP)，厚度=（3.0±0.3）mm

2膠粘劑層

3金屬，厚度=（3.0±0.25）mm

a切割至膠粘劑層，但不超過膠粘劑層。

b狹窄切口寬度。

圖1試樣

2

GB/T20XX—XXXX

圖中，

a試樣間距

圖2試樣切割（推薦）示意圖

3

GB/T20XX—XXXX

7試樣板制備

7.1分別將金屬和碳纖維增強塑料(CFRP)切割成合適的尺寸，構成一組膠接用板狀樣塊；

7.2按照膠粘劑廠商規(guī)定的操作方式配制膠粘劑；

7.3由利益相關方商定是否對膠接面進行打磨；

7.4按照膠粘劑廠商規(guī)定的要求，將膠粘劑涂覆至金屬樣塊或者碳纖維增強塑料(CFRP)樣塊上，并在

規(guī)定的晾曬時間后，按第六章節(jié)的規(guī)定，將金屬和碳纖維增強塑料(CFRP)樣塊沿涂覆膠粘劑面進行膠接

形成雙層試樣板；

7.5依據(jù)規(guī)定的條件對雙層試樣板進行加壓，同時遵照粘接劑廠商指定的或由用戶與測試機構商定的

固化時間和條件對其進行后固化操作，并記錄相關信息。

8調節(jié)

應在GB/T2918規(guī)定的一種標準大氣環(huán)境下或是客戶與測試機構商定的環(huán)境下進行試樣調節(jié)和測試。

9試樣的制備

9.1按圖1所示的尺寸從雙層試樣板上裁切試樣。試樣應距離樣板邊緣合適的距離以避免樣板的邊緣

效應給測試帶來的影響，這主要是通過雙刃銑刀或其他合適的切割工具在樣板上初次切割槽口到合適的

寬度、厚度和位置來實現(xiàn)；

9.2按圖1和圖2所示給試樣開槽，試樣的槽口深度為金屬或碳纖維增強塑料(CFRP)層的厚度，并應

保證金屬層、碳纖維增強塑料(CFRP)層被完全切斷；

9.3從樣板上裁切單根試樣；

9.4按序將裁切的試樣進行編號，并能確保追溯每根試樣在樣板上的初始位置；

9.5從每塊樣板上取均勻且數(shù)量相等的試樣進行測試。

10程序

10.1通過拉力試驗機夾具的鉗口夾持試樣，使試樣的槽口露出鉗口大約5mm。

10.2確保拉力試驗機上下夾具完全處于對中狀態(tài)且試樣的中軸線與上下鉗口的中軸線一致，從而保證

試樣在實驗系統(tǒng)中完全對中；

10.3按編號順序依次測試每塊樣板上的試樣，并根據(jù)以下規(guī)則交替更換試樣的夾持方向：同一組試樣

中，如果某根試樣的上槽口夾持方向向左，那么下一根試樣的上槽口夾持方向應向右；

10.4除非拉伸測試的速度另有商定，應設定合適的拉伸速度保證試樣在（60±20）s內破壞，并在報

告中記錄拉伸速度。

11精密度

精密度數(shù)據(jù)見附錄A。

12計算和結果表示

4

GB/T20XX—XXXX

測試結果用有效試樣的破壞載荷（N）或拉伸剪切強度（MPa）的算術平均值表示。拉伸剪切強度（MPa）

的計算方法是:斷裂破壞載荷（N）除以剪切面積（mm2）。

13試驗報告

試驗報告應包括以下內容：

a）本文件編號。

b）被測膠粘劑的完整表述,包括型號、來源、制造商代碼、批號、形態(tài)等等。

c）試材的完整表述,包括材料性質和表面處理。

d）粘接過程的表述,包括膠粘劑的使用方法,干燥和預處理條件(當需要時),固化或凝固時間,固化溫

度和壓力。

e）膠層成形后的平均厚度(實際厚度),以及控制厚度的方法。

f）試樣的完整描述,不論是單片制備或是平板制備,都應包括粘接部位的尺寸、構造。如果試樣為平

板制備,應描述平板數(shù)量、切片過程、條件以及試樣個數(shù)。

g）試樣制備及測試的環(huán)境參數(shù)。

h）測試速度(載荷的加載速度)。

i）每個試樣的破壞載荷或拉伸剪切強度,算術平均值和標準偏差。

j）描述任何與規(guī)定程序的差異和任何有可能影響結果的事件。

5

GB/T20XX—XXXX

附錄A

（資料性）

精密度——循環(huán)比對試驗

A.1試驗條件(拉伸拉剪強度)

A.1.1試驗試件

試件形狀(見圖1)；

所有試樣件均統(tǒng)一由日本實驗室制備并交付給參與循環(huán)比對試驗的各家實驗室。

A.1.2試驗速度

2.5mm/min。

A.2參與循環(huán)比對試驗的實驗室

日本、中國、印度、德國、英國。

A.3表a.1是五個實驗室(日本、中國、印度、德國、英國)采用由統(tǒng)一來源制備和分發(fā)的同一材料獲

取“拉伸剪切強度”的循環(huán)對比試驗結果。

A.4表A.2包含ISO5725-2輸出的統(tǒng)計結果。

注意:由于實驗室數(shù)量有限，以下對r和r的解釋僅旨在提供一種有意義的方式來考慮這種測試方

法的近似精度，因為這些數(shù)據(jù)是基于本次循環(huán)比對試驗結果而獲得的，可能不代表其他批次、條件、材

料或實驗室。

A.4.1重復性——在相同的測量條件下，同一測量對象在被連續(xù)測量后，測量結果之間的一致性。換句

話說，相同測量條件是保持實驗室、操作人員、測試設備、測量方法均不變的情況下，在短時間內對同

一被測對象進行的。

A.4.2再現(xiàn)性——在不同測試條件下，同一測量對象在被連續(xù)測量后，測量結果之間的一致性。換句話

說，不同測量條件是指實驗室、操作人員、測試設備均不同，但測量方法不變的情況下，在短時間內對

同一被測對象進行的。

A.5精密度數(shù)據(jù)

表A.1來源于五家實驗室的拉伸剪切強度試驗結果

實驗室i拉伸剪切強度均值標準差變異系數(shù)

（MPa）（MPa）(%)

119.50.623.2

221.30.843.9

318.31.9610.7

423.31.446.2

520.65.3225.8

1

GB/T20XX—XXXX

表A.2拉伸剪切強度精密度數(shù)據(jù)

平均值

實驗室數(shù)量重復性標準差s再現(xiàn)性標準差s

（MPa）rR

520.82.773.12

2

GB/T20XX—XXXX

前言

本文件按照GB/T1.1—2020《標準化工作導則第1部分：標準化文件的結構和起草規(guī)則》的規(guī)定

起草。

本文件使用翻譯法等同采用ISO22841：2021（E）《碳纖維增強塑料和金屬組合件拉伸搭接剪切

強度的測定》及ISO于2022年2月10日發(fā)布的對2021版ISO22841的技術修改單，技術內容上與后兩者完

全一致，僅做了下列編輯性修改：

a)更改了重復性與再現(xiàn)性的定義表述方式（見附錄A）；

b)更改了表格中的列項名稱表述（見附錄A）。

請注意本文件的某些內容有可能涉及專利，本文件的發(fā)布機構不承擔識別專利的責任。

本文件由南京玻璃纖維研究設計院有限公司提出。

本文件由全國碳纖維標準化技術委員會（SAC/TC572）歸口。

本文件起草單位：

本文件主要起草人：

本標準及其所替代標準的歷次版本發(fā)布情況為：

I

GB/T20XX—XXXX

碳纖維增強塑料和金屬組合件

拉伸搭接剪切強度的測定

1范圍

本文件規(guī)定了由碳纖維增強塑料(CFRP)和金屬單搭接膠接的組合件拉伸搭接剪切強度的測定方法。

本文件也規(guī)定了膠接組合件試樣的制備方法及測試的條件。本文件適用于評估粘接碳纖維增強塑料

（CFRP）和金屬材料的膠粘劑的適用性。

2規(guī)范性引用文件

下列文件中的內容通過文中的規(guī)范性引用而構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/T2918塑料試樣狀態(tài)調節(jié)和試驗的標準環(huán)境

GB/T2943膠粘劑術語

3術語和定義

GB/T2943界定的術語和定義適用于本文件。

4原則

膠粘劑拉伸搭接剪切強度是在平行于粘接面且在試樣主軸方向上施加一拉伸力，測出的碳纖維增強

塑料(CFRP)和金屬材料單搭接粘接處的剪切應力。

注：單搭接膠接試樣經(jīng)濟、實用且易于制備，是目前應用于膠粘劑、粘結制品的開發(fā)、評價和對比研究，包括制造

品質控制方面最為廣泛的應用形式。

5裝置

5.1尺寸測量裝置：如游標卡尺或千分尺，用于測量試樣的寬度和厚度，精度至少為0.05mm。

5.2拉力試驗機：選擇使用的拉力試驗機應使試樣的破壞載荷在滿標負荷的10%～80%之間。試驗機的

響應時間應足夠短以保證斷裂時間判定的準確性。試驗機力值示值誤差不得大于1%。試驗機應保持第

10章中所規(guī)定的恒定的速度。可選用具有載荷變化均勻的試驗機,試驗機應配置一對合適的夾具用于夾

持試樣。加載時,夾具及其附件與試樣無相對移動,保證試樣長軸與施力方向一致,并與夾具中心線保持

一致。

6試樣

1

GB/T20XX—XXXX

試樣由碳纖維增強塑料(CFRP)和金屬組件單搭接膠接構成，應符合圖1和圖2所示的形式和尺寸。按

本章節(jié)和第7章節(jié)所述，從準備的試樣板上切取6根試樣，箭頭b標記的兩處狹窄的切口尺寸位置應相互

對齊。

圖中，

1碳纖維增強塑料(CFRP)，厚度=（3.0±0.3）mm

2膠粘劑層

3金屬，厚度=（3.0±0.25）mm

a切割至膠粘劑層，但不超過膠粘劑層。

b狹窄切口寬度。

圖1試樣

2

GB/T20XX—XXXX

圖中，

a試樣間距

圖2試樣切割（推薦）示意圖

3

GB/T20XX—XXXX

7試樣板制備

7.1分別將金屬和碳纖維增強塑料(CFRP)切割成合適的尺寸，構成一組膠接用板狀樣塊；

7.2按照膠粘劑廠商規(guī)定的操作方式配制膠粘劑；

7.3由利益相關方商定是否對膠接面進行打磨；

7