《纖維增強(qiáng)聚合物基復(fù)合材料單向?qū)雍习迤叫欣w維方向壓縮性能試驗(yàn)方法》征求意見稿

ICSXX.XXX.XX

XXX

團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)

T/CSTMXXXXX-201X

纖維增強(qiáng)聚合物基復(fù)合材料單向?qū)雍习迤?/p>

行纖維方向壓縮性能試驗(yàn)方法

TestMethodforParallelFibrerDirectionCompressionPropertiesof

UnidirectionalFiberReinforcedPolymerMatrixCompositeLaminates

201X-XX-XX發(fā)布201X-XX-XX實(shí)施

中關(guān)村材料試驗(yàn)技術(shù)聯(lián)盟發(fā)布

T/CSTMXXXXX-2019

纖維增強(qiáng)聚合物基復(fù)合材料單向?qū)雍习迤叫欣w維方向壓縮性能試驗(yàn)

方法

1范圍

本標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了纖維增強(qiáng)聚合物基復(fù)合材料單向?qū)雍习迤叫欣w維方向壓縮性能試驗(yàn)的試驗(yàn)裝置、試樣、

試驗(yàn)環(huán)境條件、試驗(yàn)步驟、有效性判定、試驗(yàn)結(jié)果及計算和試驗(yàn)報告。

本標(biāo)準(zhǔn)適用于連續(xù)纖維增強(qiáng)聚合物基復(fù)合材料單向?qū)雍习迤叫欣w維方向的壓縮強(qiáng)度和壓縮彈性模

量測試。

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(qiáng)塑料性能試驗(yàn)方法總則

ASTMD3039聚合物基復(fù)合材料拉伸性能標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)方法

3方法概述

將橫截面為矩形的正交鋪層試樣安裝到試驗(yàn)夾具中，通過壓盤和夾具對試樣施加壓縮載荷，采集壓

縮試驗(yàn)過程中的載荷，計算得到正交鋪層材料的壓縮強(qiáng)度。再通過折算系數(shù)計算得到單向復(fù)合材料平行

纖維方向（0°方向）的壓縮強(qiáng)度；將橫截面為矩形的單向鋪層試樣安裝到試驗(yàn)夾具中，通過壓盤和夾

具對試樣施加壓縮載荷，采集壓縮試驗(yàn)過程中應(yīng)力-應(yīng)變曲線的線性段數(shù)據(jù)，計算得到單向復(fù)合材料平

行纖維方向（0°方向）的壓縮彈性模量。

4試驗(yàn)裝置

4.1試驗(yàn)機(jī)

試驗(yàn)機(jī)應(yīng)符合GB/T1446的規(guī)定。

4.2扭力扳手

扭力扳手應(yīng)計量合格，扭矩可調(diào)，推薦扭矩范圍為1N·m～10N·m。

4.3壓縮夾具

推薦壓縮夾具如圖1所示。

單位為毫米

1

T/CSTMXXXXX-2019

圖1壓縮夾具示意圖

5試樣

5.1試樣形狀和尺寸

推薦試樣長度為140mm、寬度為12mm，厚度約為2.5mm，工作段長度為13mm，試樣形狀和尺寸如

圖2所示。加強(qiáng)片應(yīng)為[0/90]鋪層（織物或單向帶）的復(fù)合材料，僅測試壓縮彈性模量可以不粘貼加強(qiáng)片。

單位為毫米

圖2壓縮試樣形狀和尺寸

5.2試樣制備

5.2.1試樣鋪層：測試壓縮強(qiáng)度試樣為[90/0]ns，測試壓縮彈性模量試樣為[0]ns。取樣區(qū)域距板材邊緣

應(yīng)不小于10mm，若取樣區(qū)有分層、空隙、褶皺、錯誤鋪層等缺陷，則應(yīng)避開。

5.2.2試樣的具體制備方法參照GB/T1446。

5.3試樣數(shù)量

2

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每組試驗(yàn)有效試樣數(shù)量至少5個。

6試驗(yàn)環(huán)境條件

試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)環(huán)境條件應(yīng)符合GB/T1446的規(guī)定。若采用其他試驗(yàn)條件應(yīng)在報告中注明。

7試驗(yàn)步驟

7.1試驗(yàn)前檢查試樣外觀，若有缺陷或不符合尺寸及制備要求的，應(yīng)報廢。

7.2按GB/T1446規(guī)定對試樣進(jìn)行狀態(tài)調(diào)節(jié)。

7.3將試樣編號，并測量任意三點(diǎn)的寬度和厚度，取其平均值，尺寸測量精度應(yīng)精確到0.01mm。

7.4根據(jù)試驗(yàn)環(huán)境選擇合適的應(yīng)變片，沿加載方向?qū)υ嚇颖硨Ρ痴迟N應(yīng)變片。

7.5安裝試樣，保證試樣端面與夾具端面處于同一平面。在擰緊螺釘時，扭矩大小為2.5N·m～3.0N·m，

以相同的力矩增量分3次或4次按對角線方向先后擰緊螺釘。

7.6將安裝好試樣的夾具放置于對中良好且固定的平臺之間。

7.7對試樣進(jìn)行加載，推薦加載速度為1.3mm/min。

7.8以恒定的速率對試樣施加壓縮載荷直至試樣失效。與此同時記錄載荷、位移和應(yīng)變等數(shù)據(jù)，推薦

采樣速率至少每秒2～3個數(shù)據(jù)。

7.9觀察并記錄試樣破壞模式。

8有效性判定

8.1有效試驗(yàn)：僅在工作段破壞，或損傷起始在試樣端頭或夾持部位，然后停止，最終在工作段破壞。

典型的有效試驗(yàn)試樣失效模式如圖3a）所示。

8.2無效試驗(yàn)：在夾持部位或端頭或兩處同時破壞，而工作段完好；損傷起始在工作段，然后停止，

最終在試樣端頭或夾持部位破壞。典型的無效試驗(yàn)試樣失效模式如圖3b）所示。

a)典型的有效試驗(yàn)試樣失效模式b)典型的無效試驗(yàn)試樣失效模式

3

T/CSTMXXXXX-2019

圖3典型失效模式示意圖

9試驗(yàn)結(jié)果及計算

9.1壓縮強(qiáng)度

正交鋪層試樣壓縮強(qiáng)度按公式（1）計算，結(jié)果保留三位有效數(shù)字。

cP

σ=c…………（1）

cwh

式中：

σc

c——正交鋪層試樣壓縮強(qiáng)度，單位為兆帕（MPa）；

Pc——最大壓縮載荷，單位為牛頓（N）；

w——試樣工作段的寬度，單位為毫米（mm）；

h——試樣工作段的厚度，單位為毫米（mm）。

9.2折算系數(shù)

折算系數(shù)為把正交層壓板壓縮強(qiáng)度變換為單向板平行纖維方向壓縮強(qiáng)度的計算系數(shù)，按公式（2）

計算，結(jié)果保留3位有效數(shù)字。

2E

k=11…………（2）

E11+E22

式中：

k——折算系數(shù)；

E11——單向板平行纖維方向的拉伸彈性模量，單位為吉帕（GPa）；

E22——單向板垂直纖維方向的拉伸彈性模量，單位為吉帕（GPa）。

單向板平行纖維方向的拉伸彈性模量和垂直纖維方向的拉伸彈性模量可參照其他試驗(yàn)方法獲得，推

薦采用ASTMD3039。

9.3單向板平行纖維方向壓縮強(qiáng)度

按公式（3）計算單向板平行纖維方向壓縮強(qiáng)度，結(jié)果保留三位有效數(shù)字。

u0c

c=k·σc………………（3）

式中：σ

u0

c——單向板平行纖維方向壓縮強(qiáng)度，單位為兆帕（MPa）。

9.4單向板平行纖維方向壓縮彈性模量

σ

單向板平行纖維方向壓縮彈性模量根據(jù)應(yīng)力-平均應(yīng)變（正反面兩個應(yīng)變的平均值）曲線線性段確

定，推薦線性段應(yīng)變范圍：1000με～3000με，按公式（4）計算單向板平行纖維方向的壓縮彈性模量：

u0P?P

21……4

Ec=（）

(ε2?ε1)wh

式中：

u0——單向板平行纖維方向的壓縮彈性模量，單位為吉帕（GPa）；

Ec

4

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P2——平均應(yīng)變?yōu)棣?時對應(yīng)的載荷,單位為牛頓（N）；

P1——平均應(yīng)變?yōu)棣?時對應(yīng)的載荷,單位為牛頓（N）；

ε2——應(yīng)變?nèi)≈捣秶舷薷浇哪骋粦?yīng)變值，單位為微應(yīng)變（με）；

ε1——應(yīng)變?nèi)≈捣秶孪薷浇哪骋粦?yīng)變值，單位為微應(yīng)變（με）。

9.5試驗(yàn)結(jié)果統(tǒng)計

按GB/T1446規(guī)定計算每組試樣壓縮強(qiáng)度的平均值、標(biāo)準(zhǔn)差和離散系數(shù)。

10試驗(yàn)報告

試驗(yàn)報告一般包括以下內(nèi)容：

a)本標(biāo)準(zhǔn)號；

b)試樣來源及制備情況，材料規(guī)格和牌號；

c)鋪層順序；

d)試樣尺寸和狀態(tài)調(diào)節(jié)；

e)加載速度；

f)試驗(yàn)環(huán)境溫度和相對濕度；

g)試驗(yàn)結(jié)果，包括單個值、平均值、標(biāo)準(zhǔn)差和離散系數(shù)；

h)破壞模式和位置的描述；

i)試驗(yàn)日期、地點(diǎn)、試驗(yàn)設(shè)備及試驗(yàn)人員。

_________________________________

5

T/CSTMXXXXX—2019

前言

本標(biāo)準(zhǔn)按照GB/T1.1—2009給出的規(guī)則起草。

本標(biāo)準(zhǔn)由中國材料與試驗(yàn)團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)委員會航空材料領(lǐng)域委員會提出。

本標(biāo)準(zhǔn)由中國材料與試驗(yàn)團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)委員會航空材料領(lǐng)域委員會歸口。

I

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纖維增強(qiáng)聚合物基復(fù)合材料單向?qū)雍习迤叫欣w維方向壓縮性能試驗(yàn)

方法

1范圍

本標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了纖維增強(qiáng)聚合物基復(fù)合材料單向?qū)雍习迤叫欣w維方向壓縮性能試驗(yàn)的試驗(yàn)裝置、試樣、

試驗(yàn)環(huán)境條件、試驗(yàn)步驟、有效性判定、試驗(yàn)結(jié)果及計算和試驗(yàn)報告。

本標(biāo)準(zhǔn)適用于連續(xù)纖維增強(qiáng)聚合物基復(fù)合材料單向?qū)雍习迤叫欣w維方向的壓縮強(qiáng)度和壓縮彈性模

量測試。

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(qiáng)塑料性能試驗(yàn)方法總則

ASTMD3039聚合物基復(fù)合材料拉伸性能標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)方法

3方法概述

將橫截面為矩形的正交鋪層試樣安裝到試驗(yàn)夾具中，通過壓盤和夾具對試樣施加壓縮載荷，采集壓

縮試驗(yàn)過程中的載荷，計算得到正交鋪層材料的壓縮強(qiáng)度。再通過折算系數(shù)計算得到單向復(fù)合材料平行

纖維方向（0°方向）的壓縮強(qiáng)度；將橫截面為矩形的單向鋪層試樣安裝到試驗(yàn)夾具中，通過壓盤和夾

具對試樣施加壓縮載荷，采集壓縮試驗(yàn)過程中應(yīng)力-應(yīng)變曲線的線性段數(shù)據(jù)，計算得到單向復(fù)合材料平

行纖維方向（0°方向）的壓縮彈性模量。

4試驗(yàn)裝置

4.1試驗(yàn)機(jī)

試驗(yàn)機(jī)應(yīng)符合GB/T1446的規(guī)定。

4.2扭力扳手

扭力扳手應(yīng)計量合格，扭矩可調(diào)，推薦扭矩范圍為1N·m～10N·m。

4.3壓縮夾具

推薦壓縮夾具如圖1所示。

單位為毫米

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