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

超低溫拉伸性能試驗方法國家市場監(jiān)督管理總局國家標準化管理委員會IGB/T38534—2020本標準按照GB/T1.1—2009給出的規(guī)則起草。本標準由中國建筑材料聯(lián)合會提出。本標準由全國纖維增強塑料標準化技術(shù)委員會(SAC/TC39)歸口。本標準起草單位：中國科學(xué)院理化技術(shù)研究所、北京玻璃鋼研究設(shè)計院有限公司。1GB/T38534—2020定向纖維增強聚合物基復(fù)合材料超低溫拉伸性能試驗方法1范圍本標準規(guī)定了定向纖維增強聚合物基復(fù)合材料超低溫拉伸性能試驗方法的試驗設(shè)備、試樣、試樣狀本標準適用于溫度在-196℃~-269℃范圍內(nèi)，測定連續(xù)纖維(包括織物)增強聚合物基復(fù)合材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纖維增強塑料性能試驗方法總則GB/T3354定向纖維增強聚合物基復(fù)合材料拉伸性能試驗方法3方法原理在-196℃~-269℃環(huán)境下，對薄板長直條型試樣，通過夾持端夾持，以摩擦力加載，在試樣的工4試驗設(shè)備4.1試驗機試驗機應(yīng)符合GB/T1446的規(guī)定。應(yīng)使用具有高強度、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)定溫度通過冷卻介質(zhì)(如液氦等)冷卻獲得或制冷裝置(如制冷機)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，并能夠保證試驗區(qū)域溫度偏差不超過±3℃。均溫帶的長度應(yīng)不小于試樣夾持端之間平行段的長度。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：當操作冷卻介質(zhì)時，試驗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測試儀器、試4.4溫度測量儀器溫度測量儀器由溫度計和指示裝置組成。其分辨力應(yīng)等于或優(yōu)于1℃,溫度計應(yīng)覆蓋工作溫度范圍并定期校準。4.5低溫應(yīng)變測量裝置4.5.1采用可在低溫環(huán)境下使用的引伸計或其他低溫應(yīng)變測量裝置測量應(yīng)變，測量精度應(yīng)符合GB/T1446的要求。4.5.2引伸計應(yīng)定期在室溫及實際試驗溫度使用下進行標定。引伸計低溫下的標定參見附錄A。4.5.3在低溫下使用應(yīng)變片時，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圖1所示，試樣尺寸見表1。圖1試樣示意圖3GB/T38534—2020h——試樣厚度；0-—加強片邊緣斜截角。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加強片加強片使用鋁合金板或織物增強復(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度較大的膠黏劑粘貼加強片，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。4GB/T38534—20206試樣狀態(tài)調(diào)節(jié)試驗前，試樣在溫度為23℃±2℃,相對濕度50%±10%的實驗室至少放置24h。7試驗步驟7.1試驗前準備按GB/T1446的規(guī)定檢查試樣的外觀，并對試樣編號。測量并記錄試樣工作段3個不同截面的寬7.2試樣安裝7.2.1在超低溫恒溫器安裝試樣時，儀器的信號線應(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)對試樣進行預(yù)加載，并始終保持預(yù)加載荷不超過最大破壞載荷的5%。7.3溫度測量裝置的安裝7.3.1采用氣態(tài)冷卻介質(zhì)或制冷機冷卻時，應(yīng)在試樣工作段的兩端及中間位置各安裝一個測溫點，并保持測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，試樣完全浸泡在冷卻介質(zhì)中，可在其中任意一點測量溫度。7.4低溫應(yīng)變測量裝置的安裝7.4.1用一個或多個引伸計測量應(yīng)變時，盡可能將引伸計安裝在試樣工作段長度的中間位置。7.4.2用應(yīng)變片測量拉伸應(yīng)變時，應(yīng)采用溫度補償片法進行測量。注：溫度補償片法是將電阻應(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冷卻過程7.5.1在冷卻前，應(yīng)采用空氣噴射器或熱吹風(fēng)機徹底干燥超低溫恒溫器。7.5.2安裝超低溫恒溫器，進行試樣冷卻：a)當采用沸點低于液氮的冷卻介質(zhì)冷卻時，應(yīng)先對超低溫恒溫器抽真空(相對真空度應(yīng)小于—0.097MPa),再使用液氮對其進行預(yù)冷，隨后排空液氮，最后向超低溫恒溫器中輸入沸點低于液氮的冷卻介質(zhì)；b)采用制冷機冷卻時，超低溫恒溫器應(yīng)保持真空狀態(tài)(相對真空度應(yīng)小于-0.097MPa)直至試驗結(jié)束。7.5.3試樣冷卻到規(guī)定試驗溫度后，應(yīng)保溫一定時間：a)冷卻介質(zhì)為液態(tài)時，保溫時間不少于10min;b)冷卻介質(zhì)為氣態(tài)時，保溫時間不少于20min;c)制冷機冷卻時，保溫時間不少于30min。7.5.4冷卻介質(zhì)為氣態(tài)或制冷機冷卻時，規(guī)定的試驗溫度值與試樣中間位置測量溫度顯示值之間允許的溫度偏差不超過±2℃。試驗過程中，試樣工作段兩端溫度差的絕對值應(yīng)不超過3℃。5GB/T38534—20207.5.5試驗溫度為-196℃或-269℃時，可將試樣整體浸泡在液氮(-196℃)或液氦(-269℃)中冷卻，獲得所需的試驗溫度。7.6.1試樣達到試驗溫度時，將引伸計或應(yīng)變片調(diào)零。當引伸計或應(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拉伸強度拉伸強度按式(1)計算，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)的引伸計標距，單位為毫米(mm);△P——載荷增量，單位為牛頓(N);△l——與△P對應(yīng)的引伸計標距長度內(nèi)的變形增量，單位為毫米(mm);△σ——與△P對應(yīng)的拉伸應(yīng)力增量，單位為兆帕(MPa);△E——與△P對應(yīng)的應(yīng)變增量，無量綱。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)計算，結(jié)果保留3位有效數(shù)字：…………………6式中：△e縱——對應(yīng)載荷增量△P的縱向應(yīng)變增量，見式(5),無量綱；△e橫———對應(yīng)載荷增量△P的橫向應(yīng)變增量，見式(6),無量綱；li——縱向引伸計的標距，單位為毫米(mm);lr——橫向引伸計的標距，單位為毫米(mm);△lL——對應(yīng)△P縱向變形增量，單位為毫米(mm);△lr——對應(yīng)△P橫向變形增量，單位為毫米(mm)?！?.4拉伸破壞應(yīng)變由引伸計測量的縱向拉伸破壞應(yīng)變按式(7)計算，結(jié)果保留3位有效數(shù)字：EI—-——縱向拉伸破壞應(yīng)變，無量綱；………………△lb——試樣破壞時引伸計標距長度內(nèi)的縱向變形量，單位為毫米(mm)。8.5試驗結(jié)果對于每一組試驗，按照GB/T1446的規(guī)定計算每一種測量性能的算術(shù)平均值、標準差和離散系數(shù)。9試驗報告試樣報告一般包括以下全部或部分內(nèi)容：a)試驗項目的名稱和執(zhí)行標準；b)試驗人員、試驗時間和地點；c)試樣的來源及制備情況，材料品種及規(guī)格；d)試樣的鋪層形式、編號、形狀和尺寸、外觀質(zhì)量及數(shù)量；e)試驗溫度、實驗室的相對濕度；f)試樣的冷卻方式、冷卻時間；g)試驗速率、測量應(yīng)變的方式；h)試驗儀器的型號；i)試樣的失效破壞模式；j)試驗結(jié)果。GB/T38534—2020(資料性附錄)引伸計低溫下的標定A.1引伸計低溫下的標定應(yīng)使用標定器進行標定，并獲得標定系數(shù)。標定器應(yīng)具有長度測量裝置(如一端配有一定長度套管組合結(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)不大于引伸計允許誤差的1/3,標定器測微計的最小分度值應(yīng)不大于0.001mm。A.2按規(guī)定標距將引伸計的兩個刀片分別裝卡在標定器的垂直伸縮管與固定套管上，然后將此端放置于實際試驗使用溫度環(huán)境中。A.3引伸計的引線按照規(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)整到與試樣在實際試驗使用溫度加載時的狀態(tài)一致。A.4旋轉(zhuǎn)標定器的測微計并通過垂直伸縮管給引伸計施加一給定位