纤维增强塑料性能试验方法总则

本标准适用于纤维增强塑料的力学和物理性能的测定。 1 试样制备 1.1 机械加工法 1.1.1 试样的取位区，应距板材边缘(已切除工艺毛边)20～30mm。若取位区有气泡、分 层、树脂淤积、皱褶、翘曲、错误铺层等缺陷，则应避开。 1.1.2 若对取位区有特殊要求或需从产品中取样时，则按有关技术要求确定，并在试验 报告中注明。 1.1.3 纤维增强塑料一般为各向异性材料，故应按各向异性材料的两个主方向或预先规 定的方向(例如板的纵向和横向)切割试样，且应严格地保证纤维方向和铺层方向与试验要求 相符。 1.1.4 纤维增强塑料试样应采用硬质合金刃具或砂轮片等加工。加工时要防止试样产生 分层、刻痕和局部挤压等机械损伤。 1.1.5 加工试样时，可采用水冷却(禁止用油)。但加工后，应在适宜的条件下对试样及 时进行干燥处理。 1.1.6 对试样的成型表面尽量不要加工。当需要加工时，一般应单面加工，并在试验报 告中注明。 1.2 模塑法 模塑成型的试样按产品标准或技术规范的规定进行制备。在试验报告中注明制备试样的工 艺条件及成型时受压的方向。 2 试样外观检查和数量 2.1 试验前，试样需经外观检查，如有缺陷和不符合尺寸及制备要求者，应予作废。 2.2 对所测材料的性能每组试样应多于5个。保证同批有5个有效试样。 3 试验标准环境条件和试样状态调节 3.1 试验标准环境条件 温度：23±2℃； 相对湿度：50±5%。 3.2 试样状态调节 3.2.1 试验前，试样在试验标准环境条件下至少放置24h。 3.2.2 若不具备试验标准环境条件，试验前，试样可在干燥器内至少放置24h。 3.2.3 特殊状态调节条件按需要而定。 4 试样测量精度 4.1 试样尺寸小于和等于10mm的，精确到0.02mm；大于10mm的，精确到0.05mm。 4.2 试样共他量的测量精度应按有关试验方法中的规定。 5 试验设备 5.1 力学性能用试验设备应符合以下要求： 5.1.1 试验机载荷相对误差不得超过±1%。 5.1.2 机械式和油压式试验机使用吨位的选择应使试样施加载荷落在满载的10～90%范 围内(尽量落在满载的一边)，且不得小于试验机最大吨位的4%。 5.1.3 电子拉力试验机和伺服液压式试验机使用吨位的选择应参照该机的说明书。 5.1.4 测量变形的仪器仪表相对误差差均不得超过±1%。 5.2 物理性能用试验设备应符合有关标准的规定。 5.3 试验设备定期经国家计量部门进行检定。 6 试验结果 6.1 每个试样的性能值：X1，X2，…，Xn。必要时，应说明每个试样的破坏情况。 6.2 算术平均值X计算到三位有效数字。 n Xi _ i=1 X=------……………………………………………(1) n 式中：Xi——每个试样的性能值； n——试样数。 6.3 标准差S计算到二位有效数字。 n - (Xi-X)[2] _ i=1 X=------……………………………………………(2) n-1 式中符号同式(1) 6.4 离散系数Cv计算到二位有效数字。 S Cv=----………………………………………(3) - X 式中符号同式(1)、(2)。 6.5 平均值的置信区间。 7 试验报告 试验报告的内容包括以下各项全部或部分： a.试验项目名称； b.试样来源及制备情况，材料品种及规格； c.试样编号、形状、尺寸、外观质量及数量； d.试验温度、相对湿度及试样状态调节； e.试验设备及仪器仪表的型号、量程及使用情况等； f.试验结果： 给出每个试样的性能值(必要时，给出每个试样的破坏情况)、算术平均值、标准差及离 散系数。 若有要求，可按ISO 2602-1980《试验结果的统计分析——平均值的估算——置信区间》 给出一定置信度的平均值置信区间； g.试验人员、日期及其他。 附加说明： 本标准由国家建筑材料工业局提出。由全国塑料材料化技术委员会纤维增强塑料标准化 分技术委员会归口。 本标准由国家建筑材料工业局北京玻璃钢研究所、中国船舶工业总公司渤海造船厂和兵 器工业部五三所共同起草。 本标准主要起草人邬友英、孙恒昌、邬怀仁。 本标准于1979年5月1日首次发布。 中华人民共和国国家标准 玻璃纤维增强塑料拉伸性能 试 验 方 法 Test method for tensile properties of glass fiber-reinforced plastics UDC 678.54.077 :620.172 代替GB 1447—78 国家标准局发布 1983-10-10发布 1984-08-01实施 1 适用范围 1.1 本标准适用于测定玻璃纤维织物增强塑料板材和短切玻璃纤维增强塑料的拉伸性能 。 1.2 本标准可以测定以下拉伸性能： a.拉伸强度(最大拉伸应力)； b.拉伸弹性模量和拉伸割线弹性模量； 注：若所测材料的拉伸应力-应变曲线没有初始直线段时，则可测定规定应变下的割线 弹性模量。规定应变可根据材料破坏伸长率大小取0.1%或0.4%。 c.泊松比； d.最大载荷伸长率和破坏伸长率； e.拉伸应力-应变曲线。 2 名词、术语 2.1 拉伸弹性模量：材料在弹性范围内拉伸应力与相应的拉伸应变之比。 2.2 拉伸割线弹性模量：拉伸应力-应变曲线上原点(若拉伸载荷-变形曲线的原点呈现出 局部偏离，则有必要修正在变形轴上原点的位置)和规定应相对应点的连线的斜率。 2.3 最大载荷伸长率或破坏伸长率：在拉伸应力作用下试样在最大载荷下或破坏时标距 长度内所产生的伸长，用标距的百分比表示。 3 试样 3.1 测定拉抻强度、弹性模量、割线弹性模量、最大载荷伸长率、破坏伸长率及应力-应 变曲线的试样型式和尺寸见图1、表1和图2、表2。 表1 mm ________________________________________________________________________________ 尺 寸 符 号 Ⅰ 型 Ⅱ 型 总长(最小) F 180 250 端头宽度 C 20±0.5 — 厚度 h 2～10 2～10 中间平行段长度 B 55±0.5 — 中间平行段宽度 b 10±0.2 25±0.5 标距(或工作段)长度L0 50±0.5 100±0.5 夹具间距离 E 115±5 170±5 端部加强片间距离 D — 150±5 端部加强片最小长度 T — 50 ________________________________________________________________________________ 表2 mm ________________________________________________________________________________ 试 样 厚 度 A B 6 6±0.05 10 3 3±0.05 6 ________________________________________________________________________________ 3.1.1 Ⅰ型试样适用于玻璃纤维织物增强热塑性和热固性塑料板材。 Ⅱ型试样适用于玻璃纤维织物增强热固性塑料板材。 Ⅰ、Ⅱ型试样的仲裁厚度为4mm。 3.1.2 Ⅲ型试样中适用于测定模压短切玻璃纤维增强塑料的拉伸强度。其厚度为3mm和6 mm两种。仲裁试样的厚度为3mm。 测定短切玻璃纤维增强塑料的其他拉伸性能，采用Ⅰ型和Ⅱ型试样。 3.1.3 在规定的状态调节条件、温度、湿度和应变速率下采用相同的试样，才可对不 同材料所测定的性能作比较。 3.2 测定泊松比的试样型式和尺寸图3。 3.3 试样制备 3.3.1 Ⅰ、Ⅱ型及泊松比试样采用机械加工法制备。Ⅲ型试样采用模塑法制备。 3.3.2 Ⅱ型试样加强片的要求及粘结工艺： 3.3.2.1 加强片材料 采用试验的材料或比试验材料弹性模量低的材料。 3.3.2.2 加强片尺寸 厚度：1～3mm； 宽度：采用单根试样粘结时为试样的宽度；若采用整体粘结后再加工成单根试样时， 则宽度要满足所要加工试样数量的要求。 3.3.2.3 加强片的粘结 a.用细砂纸打磨(或喷砂)粘结表面。注意不应损伤材料强度。 b.用溶剂(如丙酮)清洗粘结表面。 c.用韧性较好的室温固化胶粘剂(如环氧胶粘剂)粘结。 d.对试样粘结部位加压一定的时间。 3.4 试样数量按GB 1446—83《纤维增强塑料性能试验方法总则》第2章。 4 试验条件 4.1 试验环境条件按GB 1446—83第3章。 4.2 试验设备按GB1446—83第5章。 4.3 Ⅲ型试样使用的夹具见图4、表3。夹具与试验机相连接时，要确保试样受拉时对中 。 表3 mm ________________________________________________________________________________ 试 样 厚 度 间 隙 板 厚 度 C 6 3 3 5 ________________________________________________________________________________ 4.4 加载速度 4.4.1 测定拉伸弹性模量、拉伸割线弹性模量、泊松比、伸长率及应力—应变曲线时， 加载速度一般为2mm/min。 4.4.2 测定拉伸强度时： a.常规试验 Ⅰ型试样的加载速度为10mm/min;Ⅱ、Ⅲ型试样为5mm/min。 b.仲裁试验 加载速度为2mm/min。 5 试验步骤 5.1 试样制备按本标准第3.3条和GB 1446—83第1章。 5.2 试样外观检查按GB 1446—83第2章。 5.3 试样状态调节按GB 1446—83第3章。 5.4 将合格试样编号、划线和测量试样工作段任意三处的宽度和厚度，取算术平均值。 测量精度按GB 1446—83第4章。 5.5 夹持试样，使试样的中心线与上、下夹具的对准中心线一致。 5.6 加载速度按本标准第4.4条。 5.7 在试样工作段安装测量变形的仪表。施加初载(约为破坏载荷的5%)，检查并调整试 样及变形测量系统，使整个系统处于正常工作状态。 5.8 测定拉伸弹性模量、泊松比、伸长率和应力-应变曲线时，采用分级加载，级差为破 坏载荷的5～10%(测定拉伸弹性模量和泊松比时，至少分五级加载，施加载荷不宜超过破坏 载荷的50%。一般至少重复测定三次，取其两次稳定的变形增量。测定拉伸割线弹性模量时 ，施加载荷至规定的应变值)。记录各级载荷与相应的变形值。有自动记录装置时，可连续 加载。 5.9 测定拉抻强度时连续加载至试样破坏，记录破坏载荷(或最大载荷)及试样破坏形式 。 5.10 若试样出现以下情况应予作废： a.试样破坏在明显内部缺陷处。 b.Ⅰ型试样破坏在夹具内或圆弧处。 c.Ⅱ型试样破坏在夹具内或试样断裂处离夹紧处的距离小于10mm。 5.11 同批有效试样不足5个时，应重做试验。 5.12 Ⅲ型试样破坏在非工作段时，仍用工作段横截面积来计算拉伸强度。且应记录试样 断裂位置。 6 计算 6.1 拉伸强度按式(1)计算： P σt=-----……………………………………(1) b·h 式中：σt——拉伸强度，kgf/cm[2](MPa); P——破坏载荷(或最大载荷)，kgf(N)； b——试样宽度，cm； h——试样厚度，cm。 注：1MPa=1N/mm[2]≈10.2kgf/cm[2]。 6.2 试样拉伸破坏时或最大载荷处的伸长率按式(2)计算： Lb 　　　　　　　　　　　　　　　　t=--------×100…………………………………(2) L0 式中：t——试样拉伸破坏时或最大载荷处伸长率，%； Lb——试样破坏时或最大载荷处标距L0内的伸长量，cm； L0——测量的标距，cm。 6.3 绘制拉伸应力-应变曲线。 6.4 拉伸弹性模量按式(3)计算： L0·P Et=---------…………………………………………(3) b·h·L 式中：Et——拉伸弹性模量，kgf/cm[2](MPa)； P——载荷-变形曲线上初始直线段的载荷增量，kgf(N)； L——与载荷增量P对应的标距L0内的变形增量，cm。 其余同式(1)、(2)。 6.5 拉伸割线弹性模量按式(4)计算： P·L0 Ex=-------------…………………………………(4) b·h·Lx 式中：Ex——在0.1%或0.4%应变下的拉伸割线弹性模量，kgf/cm[2](MPa)； P——载荷-变形曲线上产生与规定应变对应的载荷，kgf(N)； Lx——与载荷P对应的标距L0内的变形值，cm。 其余同式(1)、(2)。 6.6 泊松比按式(5)计算： 2 μ=----………………………………………………(5) 1 式中：μ——泊松比； 1，2——分别为与载荷增量P对应的纵向应变和横向应变。 L1 1=------ L1 L2 2=------ L2 式中：L1，L2——分别为纵向和横向的测量标距，cm； L1，L2——分别为与载荷增量P对应的标距L1和L2的变形增量，cm。 7 试验结果 按GB 1446—83第6章。 8 试验报告 按GB 1446—83第7章。 附加说明： 本标准由国家建筑材料工业局提出。由全国塑料标准化技术委员会纤维增强塑料标准化 分技术委员会归口。 本标准由国家建筑材料工业局北京玻璃研究所、中国船舶工业总公司渤海造船厂和兵器 工业部五三所共同起草。 本标准主要起草人邬友英、孙恒昌、邬怀仁。 本标准于1979年5月1日首次发布。