《三維機(jī)織中空織物復(fù)合材料拉伸性能試驗(yàn)方法》

ICS91.100.30

CCSQ13

團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)

T/CSTMXXXXX—202X

三維機(jī)織中空織物復(fù)合材料拉伸性能試驗(yàn)

方法

Three-dimensionalwovenhollowfabriccomposites-Determinationoftensile

properties

202X-XX-XX發(fā)布202X-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—2022

三維機(jī)織中空織物復(fù)合材料拉伸性能試驗(yàn)方法

1范圍

本文件規(guī)定了三維機(jī)織中空織物復(fù)合材料拉伸性能測定的術(shù)語定義、原理、試樣、試驗(yàn)設(shè)備、試驗(yàn)步驟、

結(jié)果計(jì)算和試驗(yàn)報(bào)告等。

本文件適用于測定三維機(jī)織中空織物復(fù)合材料的結(jié)構(gòu)拉伸應(yīng)力、結(jié)構(gòu)拉伸強(qiáng)度、結(jié)構(gòu)拉伸彈性模量、泊

松比、斷裂伸長率和繪制應(yīng)力—應(yīng)變曲線等。

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纖維增強(qiáng)塑料性能試驗(yàn)方法總則

GB/T1447纖維增強(qiáng)塑料拉伸性能試驗(yàn)方法

3術(shù)語和定義

GB/T1447界定的以及下列術(shù)語和定義適用于本標(biāo)準(zhǔn)。

3.1面層facing

試樣上下表面由織物、樹脂組成的實(shí)心部分。

3.2中空層core

試樣中間僅有固化后絨經(jīng)的空心部分。

3.3面層厚度thicknessoffacing

試樣上下面層厚度之和。

3.4面層名義厚度nominalthicknessoffacing

根據(jù)理論計(jì)算（設(shè)計(jì)值）或測量空白面層所獲得的面層厚度。

3.5名義強(qiáng)度nominalstrength

試樣拉伸斷裂之前，試樣最大拉伸載荷與試樣初始總橫截面積之比。

3.6結(jié)構(gòu)拉伸應(yīng)力structuraltensilestress

在試樣的標(biāo)距范圍內(nèi)，拉伸載荷與面層初始總橫截面積之比。

3.7結(jié)構(gòu)拉伸強(qiáng)度structuraltensilestrength

試樣拉伸斷裂之前，結(jié)構(gòu)所承受的最大拉伸應(yīng)力。

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3.8結(jié)構(gòu)拉伸應(yīng)變structuraltensilestrain

在拉伸載荷作用下，試樣標(biāo)距范圍內(nèi)產(chǎn)生的長度變化率。

3.9結(jié)構(gòu)拉伸彈性模量structuraltensileelasticmodulus

試樣在彈性范圍內(nèi)拉伸應(yīng)力與拉伸應(yīng)變之比。

4原理

沿試樣軸向勻速施加靜態(tài)拉伸載荷，直到試樣斷裂或達(dá)到預(yù)定的伸長，在整個過程中，測量施加在試樣

上的載荷和試樣的伸長，以測定試樣的結(jié)構(gòu)拉伸應(yīng)力、結(jié)構(gòu)拉伸強(qiáng)度、結(jié)構(gòu)拉伸彈性模量、泊松比、斷裂伸

長率和繪制應(yīng)力—應(yīng)變曲線等。對于試樣，沿緯向拉伸時拉伸載荷幾乎完全由面層承受，沿經(jīng)向拉伸時拉伸

載荷部分由中空層的經(jīng)紗分擔(dān)，但在工藝、中空結(jié)構(gòu)排列方式不變的情況下，改變中空層厚度是不影響經(jīng)向

最大拉伸載荷大小的，所以使用結(jié)構(gòu)拉伸強(qiáng)度、結(jié)構(gòu)拉伸彈性模量等來代表試樣拉伸性能。

5試樣

5.1試樣型式和尺寸

測定試樣的結(jié)構(gòu)拉伸應(yīng)力、結(jié)構(gòu)拉伸強(qiáng)度、結(jié)構(gòu)拉伸彈性模量、泊松比、斷裂伸長率和應(yīng)力—應(yīng)變曲線

試樣型式和尺寸如圖1和表1所示。

圖1拉伸試樣型式

表1拉伸試樣尺寸單位為毫米

符號名稱拉伸試樣

L總長250

L1標(biāo)距100±0.5

L2端部加強(qiáng)片間距離150±5

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L3夾具間距離170±5

L4端部加強(qiáng)片長度50

b中間平行段寬度25±0.5

d總厚度（不含加強(qiáng)片）2~14

d1中空層厚度≥1

d2+d3面層厚度≥1

5.2試樣制備

試樣上下面層名義厚度值宜一致，試樣夾持端以內(nèi)，中空層必須填充樹脂固化以避免夾持時造成損傷影

響測試，當(dāng)中空層厚度大于8mm時夾持端必須粘貼加強(qiáng)片以避免拉伸時夾持端破壞。緯向試樣切割時，試樣

兩側(cè)邊緣與最近的絨經(jīng)應(yīng)至少保持2mm間距。

5.3加強(qiáng)片材料、尺寸及粘結(jié)工藝

室溫測試按GB/T1447中附錄A的規(guī)定。高溫測試宜采用高溫膠膜或高溫粘接劑粘貼加強(qiáng)片，其耐溫性

大于測試溫度。

5.4試樣數(shù)量

試樣數(shù)量應(yīng)符合GB/T1446中4.3的規(guī)定。

6試驗(yàn)設(shè)備

試驗(yàn)機(jī)應(yīng)符合GB/T1446中第5章的規(guī)定。

7試驗(yàn)條件

7.1試驗(yàn)環(huán)境條件

按GB/T1446中第3章的規(guī)定。

7.2加載速度

測定試樣的結(jié)構(gòu)拉伸應(yīng)力、結(jié)構(gòu)拉伸強(qiáng)度、結(jié)構(gòu)拉伸彈性模量、斷裂伸長率和應(yīng)力—應(yīng)變曲線時，加載

速度為2mm/min。

8試驗(yàn)步驟

8.1試樣外觀檢查

按GB/T1446中4.2的規(guī)定，以及檢查內(nèi)部中空結(jié)構(gòu)平行度與樹脂填充邊緣面層是否有明顯損傷。

8.2試樣狀態(tài)調(diào)節(jié)

按GB/T1446中4.4的規(guī)定。

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8.3試樣測量

將合格試樣進(jìn)行編號、劃線和測量試樣工作段任意三處的寬度和面層厚度，取算數(shù)平均值。測量精度按

GB/T1446中4.5.1的規(guī)定。

注：試樣固化時，上下面層中空側(cè)可能有樹脂富集導(dǎo)致凹凸不平，因此對于較薄的面層厚度（小于2mm）

推薦使用名義面層厚度代替測量的面層厚度，不使用名義面層厚度實(shí)際測量時也應(yīng)注意避開。

8.4試樣裝載

夾持試樣，使試樣的中心線與上、下夾具的對準(zhǔn)中心線一致。加載速度按7.2的規(guī)定。在試樣工作段安

裝測量變形的儀表。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)。

8.5測試與記錄

8.5.1測定結(jié)構(gòu)拉伸應(yīng)力時連續(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。

8.5.2測定結(jié)構(gòu)拉伸彈性模量時，無自動記錄裝置可采用分級加載，級差為破壞載荷的5%~10%，至少分

五級加載，施加載荷不宜超過破壞載荷的50%。一般至少重復(fù)測定三次，取其兩次穩(wěn)定的變形增量，記錄各

級載荷和相應(yīng)的變形值。

8.5.3測定結(jié)構(gòu)拉伸彈性模量、斷裂伸長率和繪制應(yīng)力—應(yīng)變曲線時，有自動記錄裝置，可連續(xù)加載。

8.6結(jié)果判定

8.6.1若試樣出現(xiàn)以下情況應(yīng)予作廢：

a）試樣破壞在明顯內(nèi)部缺陷處；

b）試樣破壞在夾具內(nèi)或試樣斷裂處離夾緊處的距離小于10mm；

c)試樣破壞時面層表面裂紋明顯傾斜（明顯偏離加載方向的垂線）；

d）沿經(jīng)向拉伸破壞時，斷口/裂紋不在絨經(jīng)與面層連接處。

8.6.2同批有效試樣不足五個時，應(yīng)重做試驗(yàn)。

9計(jì)算

9.1試樣名義強(qiáng)度按公式（1）計(jì)算：

……（1）

?

式中：??=?×?

σn——試樣名義強(qiáng)度，單位為兆帕(MPa)；

F——拉伸載荷（破壞載荷或最大載荷），單位為牛頓(N)；

b——試樣寬度，單位為毫米(mm)；

d——試樣厚度，單位為毫米(mm)。

9.2結(jié)構(gòu)拉伸應(yīng)力（結(jié)構(gòu)拉伸強(qiáng)度）按公式（2）計(jì)算：

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……（2）

?

式中：??=?×(?2+?3)

σt——結(jié)構(gòu)拉伸應(yīng)力（結(jié)構(gòu)拉伸強(qiáng)度），單位為兆帕(MPa)；

F——拉伸載荷（破壞載荷或最大載荷），單位為牛頓(N)；

b——試樣寬度，單位為毫米(mm)；

d2+d3——試樣面層厚度，單位為毫米(mm)。

9.3斷裂伸長率按公式（3）計(jì)算：

……（3）

???

式中：??=?1×100%

εt——試樣斷裂伸長率，%；

?Lb——試樣拉伸斷裂時標(biāo)距L1內(nèi)的伸長量，單位為毫米(mm)；

L1——測量的標(biāo)距，單位為毫米(mm)。

9.4結(jié)構(gòu)拉伸彈性模量采用分級加載時按公式（4）計(jì)算：

……（4）

?1×??

式中：??=?×(?2+?3)×??

Et——結(jié)構(gòu)拉伸彈性模量，單位為兆帕(MPa)；

?F——載荷—變形曲線上初始直線段的載荷增量，單位為牛頓(N)；

?L——與載荷增量?F對應(yīng)的標(biāo)距L1內(nèi)的變形增量，單位為毫米(mm)。

其余同公式（1）、（2）。

9.5采用自動記錄裝置測定時，對于給定的應(yīng)變ε′′=0.0025和ε′=0.0005，結(jié)構(gòu)拉伸彈性模量按公式（5）

計(jì)算：

……（5）

'''

???

'''

式中：??=???

Et——結(jié)構(gòu)拉伸彈性模量，單位為兆帕(MPa)；

σ′′——應(yīng)變ε′′=0.0025時測得的結(jié)構(gòu)拉伸應(yīng)力值，單位為兆帕(MPa)；

σ′——應(yīng)變ε′=0.0005時測得的結(jié)構(gòu)拉伸應(yīng)力值，單位為兆帕(MPa)。

注：如材料說明或技術(shù)說明中另有規(guī)定，ε′′和ε′可另取其它值。

9.6泊松比按公式（6）計(jì)算

……（6）

?2

式中：?=??1

μ——泊松比；

ε1、ε2——分別為與載荷增量?F對應(yīng)的軸向應(yīng)變和橫向應(yīng)變。

??1

?1=?1

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