纤维增强塑料纵横剪切试验方法

本标准适用于测定单向纤维或织物增强塑料平板的纵横剪切弹性模量、纵横剪切强度和纵 模剪切应力-应变曲线。 本标准采用〔±45℃〕s层板拉伸试验法测定材料的纵横剪切性能。 1 术语 纵横剪切：对单向或正交纤维增强塑料平板(包括单层板)，剪应力方向与平板纵轴(L轴) 和横轴(T轴)平行的剪切应力状态。单向纤维增强塑料平板纵横剪切和正交纤维增强塑料平 板纵横剪切的示意图分别见图1(a)和(b)。 2 试样 2.1 试样几何形状及尺寸见图2。 试样厚度为2s～6s铺层板的厚度。仲裁试样厚度为3s铺层板的厚度。 注：s代表镜面对称铺层，如ls为〔±45[0]〕1s即〔45[0]/45[0]/45[0]/45[0]〕。 2.2 每组试样数量应不少于5个。 3 试验条件 3.1 试样状态调节和试验的标准环境，按GB 1446《纤维增强塑料性能试验方法总则》规 定。 3.2 试验设备应符合GB 1446规定。 3.3 加载速度： 3.3.1 测量纵横剪切强度时，加载速度为1～6mm/min，碳纤维增强塑料，宜采用下限速度 。 3.3.2 测量纵横剪切弹性模量或绘制纵横剪切应力-应变曲线时，加载速度为1～2mm/min 。 4 试验步骤 4.1 按GB 1446规定制备试样。取样时应使试样轴线与纤维方向成45[0]角。 4.2 按GB1446规定检查试样外观。 4.3 按GB 1446规定进行试样状态调节。 4.4 将试样编号、划线，并测量工作段内任三点的厚度和宽度，取算术平均值。测量精度 按GB 1446规定。 4.5 装卡试样，使试样的轴线与上下夹头中心线一致。 4.6 在试样工作段安装测量试样轴向及其垂直方向变形(或应变)的仪表。施加初载(约为 破坏载荷的5%)，检查并调整试样及变形(或应变)测量系统，使其处于正常工作状态。 4.7 测定纵横剪切弹性模量和绘制剪切应力-应变曲线时，采用分级加载，级差为破坏载 荷的3～6%，至少5级，记录各级载荷与相应的变形或应变值。使用自动记录装置时可连续加 载。 4.8 测定纵横剪切强度时，连续加载至试样破坏，记录最大载荷值。 4.9 绘制载荷-变形或载荷-应变曲线。 4.10 破坏发生在夹持段内的试样应予作废。同批有效试样不足5个时，应重作试验。 5 计算 5.1 绘制应力-应变曲线 各级载荷下的剪应力和相应的剪应变分别按式(1)和式(2)计算： P[n] 　　　　　　　　　　　 τ[n]LT=----------…………………………………………(1) 2b·h 　　　　　　　γ[n]LT=[n]x-[n]y…………………………………………(2) 式中：τ[n]LT——加到第n级载荷时的剪应力，kgf/cm[2](MPa)； 注：1MPa=1N/mm[2]≈10.2kgf/cm[2]。 P[n]——第n级载荷，kgf(N)； b——试样宽度，cm(mm)； h——试样厚度，cm(mm)； γ[n]LT——加到第n级载荷时的剪应变； [n]x——加到第n级载荷时试样的轴向应变； [n]y——加到第n级载荷时试样轴线垂直方向的应变。 注：1J/cm[2]≈102kgf·cm/cm[2]。 5.2 纵横剪切强度按式(3)计算： Pb 　　　　　　　　　　　 τ[b]LT=----------…………………………………………(3) 2b·h 式中：τ[b]LT——纵横剪切强度，kgf/cm[2](MPa)； Pb——试样破坏的最大载荷，kgf(N)。 5.3 纵横剪切弹性模量按式(4)或式(5)计算， 采用分级加载时： △τLT 　　　　　　　　　　　 GLT=----------………………………………………………(4) △γLT 采用自动记录装置时： △P 　　　　　　　　　　　 GLT=--------(△x-△y)…………………………………(5) 2b·h 式中：GLT——纵横剪切弹性模量，kgf/cm[2](MPa); 　　△τLT——纵横剪切应力-应变曲线的直线段上选取的剪应力增量，kgf/cm[2](MPa)； △γLT——与△τLT相对应的剪应变增量； △P——载荷应变曲线直线段上选取的载荷增量，kgf(N); △x——与△P相对应的试样轴向应变增量； △y ——与△P相对应的试样轴线垂直方向应变增量。 6 试验结果 试验结果按GB 1446规定。 7 试验报告 试验报告按GB 1446规定。 __________________ 附加说明： 本标准由国家建筑材料工业局和中华人民共和国航空工业部提出，由全国塑料标准化 技术委员会纤维增强塑料分会归口。 本标准由国家建筑材料工业局上海玻璃钢研究所、航空材料研究所、北京航空学院和同 济大学共同起草。 本标准主要起草人许守勃、张汝光、赵德祯、马小腾、杨乃宾、费云鹏。