国家标准 GB/T38515一2020 石英纤维织物增强树脂基复合材料高温力学性能试验方法 Ihenmethodforhightemperaturenmechanielpropertiesofquartztabricreinforced resinmatrixcompositemmaterials 2020-03-06发布 2021-02-01实施国家市场监督管理总局发布国家标涯花管理委员会国家标准
GB/38515一2020 前言本标准按照GB/T1.1一2009给出的规则起草本标准由建筑材料联合会提出本标准由全国纤维增强塑料标准化技术委员会(SAC/TC39)归口本标准起草单位:航天特种材料及工艺技术研究所本标准主要起草人:王华琼、周金帅、高增华、周志亮、苏江、薛迪
GB/38515一2020 石英纤维织物增强树脂基复合材料高温力学性能试验方法范围本标准规定了石英纤维织物增强树脂基复合材料高温力学性能试验的一般要求、试验,试验结果和试验报告本标准适用于二维编织结构石英纤维织物增强树脂基复合材料在测试温度不高于500C时的拉伸性能、压缩性能、弯曲性能和短梁剪切强度的测试其他纤维织物增强树脂基复合材料可参照使用规范性引用文件下列文件对于本文件的应用是必不可少的凡是注日期的引用文件,仅注日期的版本适用于本文件凡是不注日期的引用文件,其最新版本(包括所有的修改单)适用于本文件 GB/T14462005纤维增强塑料性能试验方法总则 GB/T1447一2005纤维增强塑料拉伸性能试验方法 GB/T1448一2005纤维增强塑料压缩性能试验方法 GB/T14492005纤维增强塑料弯曲性能试验方法 GB/T309692014聚合物基复合材料短梁剪切强度试验方法一般要求 3.1试验设备 3.1.1试验机按GB/T1446一2005中5.1.15.1.4的规定 3.1.2变形测量装置变形测量装置的准确度等级应不低于1级可采用高温引伸计挠度计,高温应变片等接触式变形测量装置或高温非接触式变形测量装置 3.1.3高温装置 3.1.3.1高温装置应能满足高温测试的要求,并保证整个试样处于均温区,其温度偏差不应超过士3C,温度均匀度不应超过4C 当试验温度不大于300时,高温装置应能保证试样在10min内加热到规定的试验温度;当试验温度大于300C时,高温装置应能保证试样在20min内加热到规定的试验温度 3.1.3.2测温传感器应能测试试样工作段或跨距段外表面温度,其允许偏差为I级及以上 3.2试样按GB/T1446一2005第4章的规定
GB/T38515一2020 3.3保温时间保温时间为2.5hmin 有特殊要求时,可与客户协商确定保温时间注:h为试样厚度,以毫米为单位取值 3.4安全要求高温试验过程中应注意高温下的防护及有关安全措施高温拉伸性能试验 4.1试验设备试验设备应符合3.1的要求高温拉伸夹具应满足高温性能测试的要求,采用面内加载的机械或液压夹具典型面内加载夹具的示意图如图1所示说明: 夹头 -夹块; -加强片; 试样图1典型面内加载夹具示意图 4.2试样型式和尺寸试样分为哑铃型和直条型,哑铃型试样见图2,直条型试样见图3,试样厚度为2mm~10mm.
GB/38515一2020 单位为毫米 0.05 0.05 55 32.5 32.5 0.O5 180 0.05 说明试样厚度图2哑铃型拉伸试样单位为毫米 0.05 0.05 250 Z 口OS 说明试样厚度图3直条型拉伸试样 4.3试验速度拉伸试验速度为1mm/min一5mm/min,仲裁试验速度为2mm/min 4.4试验步骤 4.4.1试样外观检查和状态调节按3.2的规定 4.4.2将合格试样编号,测量试样工作段内任意三处的宽度和厚度,取算术平均值,结果精确到0.01mm 4.4.3启动试验机,预热至少20min 安装夹具,调节试验机载荷零点 4.4.4根据试验要求选用合适的高温装置,根据夹具的工作高度调节高温装置的位置 4.4.5设定高温装置的加热参数,启动高温装置,升温至目标温度 4.4.6打开高温装置的炉门,装人试样,使试样中心线与上、下夹具的对准中心线一致 4.4.7施加初载(小于破坏载荷的5%),检查并调整试样及变形测量装置,使整个系统处于正常工作状态让测温传感器的测温点尽量靠近试样工作段外表面,关闭高温装置的炉门等待高温装置再次 4.4.8 达到目标温度保温时间按3.3的规定在试样升温和保温过程中应不断消除试样和夹具因热膨胀而导致的载荷变化,以保证试样所受初载小于破坏载荷的5% 4.4.9测定拉伸强度时,按4.3规定对试样均匀连续加载直至试样破坏,记录试样的破坏载荷或最大载荷及试样破坏形式
GB/T38515一2020 4.4.10测量拉伸模量和断裂伸长率时,应在试样上安装变形测量装置按照4.3的规定对试样加载至破坏,记录载荷-变形曲线等 4.4.11测试结果有效性按照GB/T1447一2005中8.10,8.11的规定 4.5计算拉伸应力(拉伸断裂应力或拉伸强度),拉伸断裂伸长率,拉伸弹性模量的计算按GB/T1447一2005 第9章的规定 5 高温压缩性能试验 5.1试验设备 5.1.1试验设备应符合3.1的要求凡能保证试样在高温轴压载荷作用下工作段不失稳,并呈正常压缩破坏的任何压缩夹具均可用于本方法 5.1.2厚板压缩夹具采用普通的压盘夹具上、下压板工作表面的平行度应优于0.02,表面粗糙皮 Ra)应不大于0.4mm 5.1.3薄板试样采用剪切加载夹具(A型)或端部加载夹具(B型) 剪切加载压缩夹具示意图见图4 端部加载压缩夹具示意图见图5 说明: -压头楔块; 导向柱试样底座图4A型剪切加载压缩夹具示意图
GB/38515一2020 说明 -夹具支座; 下垫块; -紧固母; 试样支撑块紧固螺栓图5B型端部加载压缩夹具示意图 5.2试样型式和尺寸 5.2.1当试样厚度(h)为2mm4nmm时,试样的型式和尺寸见图6 5.2.2当试样厚度(h)大于4mm时,试样的型式见图7,试样尺寸见表1 测定压缩强度时,入取10 若试验过程中有失稳现象,取6 测定压缩模量时,入取15或根据变形测试装置确定注入为长细比,即等截面柱状体的高度与其最小惯性半径之比对等截面的矩形试样,惯性半径是横截面最小尺寸的0.289倍单位为毫米 T0.05 T0.05 30 0.05 80 g0.05 说明试样厚度图6哑铃型压缩试样
GB/T38515一2020 四OO囚图7方柱型压缩试样方柱型压缩试样尺寸表1 单位为毫米符号 -般试样尺寸仲裁试样尺寸名称宽度 10士0,2 10士0,2 厚度 410)士0.2 10士0.2 H 高度士0,5 30士0.5 3.46 5.3试验速度压缩试验速度为1 mm/min4mm/min,仲裁试验速度为2m mm/mln 5.4试验步骤 5.4.1 试样外观检查和状态调节按3.,2的规定将合格试样编号，测量试样工作段内任意三处的宽度和厚度,取算术平均值,结果精确 5.4.2 到0.01mm 安装夹具,调节试验机载荷零点 5.4.3启动试验机,预热至少20min，根据试验要求选用合适的高温装置,根据夹具的工作高度调节高温装置的位置 5.4.4 5.4.5设定高温装置的加热参数,启动高温装置,升温至目标温度 5.4.6打开高温装置的炉门,放人试样或已装好试样的压缩夹具,使试样中心线与上、下夹具的对准中心线一致 5.4.7让测温传感器的测温点尽量靠近试样工作段外表面,关闭高温装置的炉门,等待高温装置再次达到目标温度,保温时间按3.3的规定在试样升温和保温过程中应不断消除试样和夹具因热膨胀而导致的载荷变化,以保证试样所受初载小于破坏载荷的5% 5.4.8测定压缩强度时,按5.3的规定对试样均匀,连续加载直至试样破坏,记录试样的破坏载荷或最大载荷及试样破坏形式 5.4.9测量压缩模量和断裂应变时,应在试样工作段内安装变形测量装置试样应至少预压一次,预压载荷约为试样破坏载荷的5%,以保证整个测试系统处于正常状态按照5.3的规定对试样均匀,连续加载至破坏记录载荷-变形曲线等 5.4.10若试样出现以下情况之一,则压缩强度和断裂应变数据无效: 哑铃型试样端部呈挤压破坏或在圆弧处劈裂; a b) 方柱型试样有明显内部缺陷或端部挤压破坏 5.4.11同批有效试样不足5个时,应重做试验
GB/38515一2020 5.5计算 5.5.1压缩强度和压缩弹性模量按GB/T14482005第9章的规定 5.5.2压缩断裂应变压缩断裂应变按照式(1)计算 l b e= ×100 I 式中压缩断裂应变,%; E L -试样断裂时变形量,单位为毫米(mm); 引伸计的标距,单位为毫米(mm) L 高温弯曲性能试验 6.1试验设备试验设备应符合3.1的要求高温弯曲夹具应满足高温性能测试的要求,弯曲夹具的示意图按 GB/T14492005中6.2的规定,加载上压头半径为5 ,下支座半径为2mm. mm， 6.2试样型式和尺寸试样应符合3.2的要求试样型式见图8,试样尺寸见表2 单位为毫米 0.05 0.05 0.05 0.05 图8弯曲试样型式表2弯曲试样尺寸单位为毫米名称符号试样尺寸宽度 15士0,2 厚度 2~10)士0,2 L +15 最小长度 (16士1)h 跨距 I，
GB/T38515一2020 6.3试验速度 mmm/min5mm/min，弯曲强度试验速度为1 ,弯曲弹性模量试验速度为2 /min,仲裁试验速 mm 度为2mm/min. 6.4试验步骤 6.4.1试样外观检查和状态调节按3.2的规定 6.4.2将合格试样编号,测量试样中间的1/3跨距任意三点的宽度和厚度,取算术平均值，结果精确到 0.01mm 6.4.3启动试验机,预热至少20min 安装夹具,调节试验跨距及上压头的位置,准确至0.5mm 加载上压头位于支座中间,且使上压头和下支座的圆柱面轴线相平行调节试验机载荷零点 6.4.4根据试验要求选用合适的高温装置,根据夹具的工作高度调节高温装置的位置 6.4.5设定高温装置的加热参数,启动高温装置,升温至目标温度 6.4.6打开高温装置炉门,将试样对称地放在两支座上 6.4.7让测温传感器的测温点尽量靠近试样跨距段的外表面,关闭高温装置的炉门,等待高温装置再次达到目标温度,保温时间按3.3的规定 6.4.8测定弯曲强度时,按6.3的规定对试样均匀、,连续加载在挠度小于1.5倍试样厚度下呈现破坏的材料,记录最大载荷或破坏载荷在挠度等于1.5倍试样厚度下不呈现破坏的材料,记录该挠度下的载荷 6.4.9测量弯曲模量和弯曲应变时,应在试样跨距中点处安装变形测量装置试样应至少预压一次预压载荷约为试样破坏载荷的5%,以保证整个测试系统处于正常状态按6.3的规定对试样均匀,连续加载至破坏记录载荷-挠度曲线等 6.4.10测试结果有效性按GB/T14492005中8.11的规定 6.5计算弯曲强度或挠度为1.5倍试样厚度时的弯曲应力、弯曲弹性模量、试样外表面层的弯曲应变的计算按GB/T1449-2005第9章的规定高温短梁剪切性能试验 7.1试验设备试验设备应符合3.l的要求高温短梁剪切夹具应满足高温性能测试的要求,加载上压头和下支座尺寸按GB/T30969-2014中5.2.1的规定 7.2试样型式和尺寸试样应符合3.2的要求采用直条型试样,尺寸见表3 表3高温短梁剪切试样尺寸单位为毫米试样种类试样总长厚度跨距宽度教 2士0.2 6士0.2 20士1 4h士0.3 型 2l10)士0.2 4h士0.3 3h士0.2 >4h+15
GB/38515一2020 7.3试验速度短梁剪切强度试验速度为1mm/min2mm/min ,仲裁试验速度为1 mm/min 7.4试验步骤 7.4.1试样外观检查和状态调节按3.2的规定 7.4.2将合格试样编号,测量试样中间的1/3跨距任意三点的宽度和厚度,取算术平均值,结果精确到 0,01mmmm mm 加 7.4.3启动试验机,预热至少20min 安装夹具,调节试验跨距及上压头的位置,准确至0,.1" 载上压头位于支座中间,且使上压头和下支座的圆柱面轴线相平行调节试验机载荷零点 7.4,4根据试验要求选用合适的高温装置,根据夹具的工作高度调节高温装置的位置 7.4.5设定高温装置的加热参数,启动高温装置,升温至目标温度 7.4.6打开高温装置炉门,将试样对称地放在两支座上 7.4.7让测温传感器的测温点尽量靠近试样跨距段的外表面,关闭高温装置的炉门,等待高温装置再次达到目标温度,保温时间按33的规定按7.3的规定对试样均匀、连续加载直至试样破坏或载荷-位移曲线出现两个及以上峰值记录 7.4.8 载荷-位移曲线当高温短梁剪切试验的载荷(应力)-位移曲线出现两个及以上峰值时,选取第一个峰值作为短梁剪切最大载荷(应力)值 7.5计算短梁剪切强度的计算按GB/T309692014中9.1的规定试验结果 8.1试验结果包括试样的性能单值、,平均值、标准偏差和离散系数 8.2强度(或应力)和弹性模量单值和平均值保留三位有效数字,断裂伸长率(或断裂应变)单值和平均值保留两位有效数字 8.3平均值、标准偏差和离散系数的计算和修约按GB/T1446一2005中6.2一6.4的规定试验报告试验报告的内容包括以下全部或部分试验项目名称及执行标准号， a b 试样来源及制备情况,材料品种及织物结构; 试样编号、形状、尺寸、数量及质量情况 c 试样状态调节,试验温度及保温时间 d 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、标准偏差和离散系数 e 试验人员、日期及其他

石英纤维织物增强树脂基复合材料高温力学性能试验方法GB/T38515-2020详解

随着科技的不断进步，石英纤维织物增强树脂基复合材料因其优异的性能受到了广泛关注和应用。在使用过程中，由于受到高温等因素的影响，会对其力学性能造成一定的影响，因此需要对其高温力学性能进行测试。

而GB/T38515-2020是针对石英纤维织物增强树脂基复合材料的高温力学性能试验方法进行规范的国家标准。该标准规定了试验方法、注意事项以及应用范围等内容，为石英纤维织物增强树脂基复合材料的制造和应用提供了依据。

一、试验方法

GB/T38515-2020标准规定了石英纤维织物增强树脂基复合材料的高温力学性能试验方法，具体流程如下：

样品制备：将待测样品切割成指定尺寸和形状，并进行表面处理。
高温力学性能测试：采用万能试验机等设备，以恒定应变速率或者恒定载荷速率，对样品进行拉伸、压缩、剪切等力学性能测试。
数据处理：将测试数据进行记录、整理和分析。其中，可以通过计算得到样品的弹性模量、屈服强度、最大承载力、断裂伸长率等指标。

二、注意事项

在进行石英纤维织物增强树脂基复合材料的高温力学性能测试时，需要特别注意以下几点：

测试过程中要保证温度和湿度的稳定。
测试前应先对设备进行检查和校正。
测试前需将设备预热至稳定状态，以确保测试结果的准确性。
测试过程中需逐步升高载荷或应变速率，以避免损坏样品。
测试完成后，需对设备进行清洁和保养。

三、应用范围

GB/T38515-2020标准适用于各类石英纤维织物增强树脂基复合材料的高温力学性能测试，包括但不限于：

环氧树脂基石英纤维增强复合材料
丙烯酸酯树脂基石英纤维增强复合材料
聚酰亚胺树脂基石英纤维增强复合材料
其他类型的石英纤维织物增强树脂基复合材料

该标准规定了石英纤维织物增强树脂基复合材料的高温力学性能试验方法，有助于提高其制造和应用的质量和性能，对推动航空、航天等领域的发展也具有重要意义。