GB/T3356-2014
定向纤维增强聚合物基复合材料弯曲性能试验方法
Testmethodforflexuralpropertiesoforientationalfiberreinforcedpolymermetrixcompositematerials
- 中国标准分类号（CCS）Q23
- 国际标准分类号（ICS）83.120
- 实施日期2015-01-01
- 文件格式PDF
- 文本页数8页
- 文件大小317.69KB
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定向纤维增强聚合物基复合材料弯曲性能试验方法
国家标准 GB/3356一2014 代替GB/T33561999 定向纤维增强聚合物基复合材料 弯曲性能试验方法 Iestmethodforflexuralpropertiesoforientationalfiber reinforcedpolymermetrixcomp0sitematerials 2014-07-24发布 2015-01-01实施 国家质量监督检验检疫总局 发布 国家标准化管理委员会国家标准
GB/T3356一2014 前 言 本标准按照GB/T1.1一2009给出的规则起草
本标准代替GB/T33561999(《单向纤维增强塑料弯曲性能试验方法》
本标准与GB/T3356 1999相比,主要变化如下 -标准名称由《单向纤维增强塑料弯曲性能试验方法》改为《定向纤维增强聚合物基复合材料弯 曲性能试验方法》; -将适用范围扩大为:连续纤维增强聚合物基复合材料层合板弯曲性能的测定 -对定向纤维增强聚合物基复合材料弯曲性能试验的方法原理进行了描述 将试验设备单独列为一章(见第章),其中增加了有关环境箱的条救,并规定了加载头和支座 在5.3中对试验方法进行了说明,保留了原有的三点弯曲试验方 的硬度要求,HRC4045
法(方法A),增加了四点弯曲试验方法(方法B),将加载头和支座的半径改为对聚合物基复合 材料试样加载头和支座半径;R=3mm,对0"单向纤维增强复合材料层合板试样加载头和支 座半径;R=5mm 第6章在试样形状与尺寸中,除保留原标准的内容外,增加了对聚合物基复合材料试样厚度的 要求,2mm6mm,推荐4mm(见6.1 第7章中,删除了试验设备和试验机校正两条,将试验环境条件分为实验室标准环境条件(见 7.1.1)和非实验室标准环境条件(见7.1.2)
试样状态调节分为干态试样状态(见7.2.1)和湿 态试样状态(见7.2.2)3 -将原标准中调节跨距,准确到0.5mm改为跨距测量精确到0.1mm(见8.2.1); 增加了对试样失效模式的描述(见8.3.4); -第9章增加了四点弯曲的计算,破坏应变的计算(见9.1.2)和计算弯曲模量推荐的应变范围 0.0010.003(见9.1.3). 本标准由建筑材料联合会,航空工业集团公司提出
本标准由全国纤维增强塑料标准化技术委员会、全国航空器标准化技术委员会(SAc/Tc435) 归口
本标准起草单位;飞机强度研究所、航空工业集团公司北京航空材料研究院、航天材料及 工艺研究所
本标准主要起草人:沈薇、杨胜春、沈真、张子龙、王立平、王海鹏、王俭、权彩霞
本标准的历次版本发布情况为: -GB3356一1982,GB/T3356一1999
GB/T3356一2014 定向纤维增强聚合物基复合材料 弯曲性能试验方法 范围 本标准规定了定向纤维聚合物基复合材料弯曲性能试验方法的试验设备、,试样,试验步骤、计算和 试验报告
本标准适用于连续纤维增强聚合物基复合材料层合板弯曲性能的测定,也适用于其他聚合物基复 合材料弯曲性能的测定
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GB/T1446纤维增强塑料性能试验方法总则 GB/T3961纤维增强塑料术语 3 术语和定义 GB/T3961界定的术语和定义适用于本文件
方法原理 对聚合物基纤维增强复合材料层合板直条试样,采用三点弯曲或四点弯曲方法施加载荷,在试样中 央或中间部位形成弯曲应力分布场，测试层合板弯曲性能 试验设备 5.1试验机与测试仪器 试验机和测试仪器应符合GB/T1446的规定 5.2环境箱 环境箱的控制精度应满足试验要求,经计量检定合格,并在有效期内使用
5.3加载头与支座 5.3.1 概述 加载头与支座的半径为3mm,对0'单向纤维增强复合材料层合板试样,加载头与支座的半径可采 用5" 推荐加载头和支座硬度为HRC4045
加载方法分为A(三点弯曲法)和B四点弯曲法
mm
GB/T3356一2014 5.3.2方法A(三点弯曲法》 方法A加载示意图见图1
5.3.3方法B四点弯曲法 方法B加载示意图见图2
说明 加载头; 支座 加载头和支座半径,R=3mm: R 载荷; 支座跨距
对0"单向纤维增强复合材料层合板试样,也可采用加载头和支座半径R=5mm
图1方法A加载示意图 说明 加载头; 支座; -加载头和支座半径,R =3mmm 图2方法B加载示意图 6 试样 6.1试样形状与尺寸 试样形状与尺寸分别见图3和表1
GB/T3356一2014 0" 纤维方向 机械加工边缘的粗糙度Ra值不应大于3.2pnn 图3弯曲试样示意图 表1试样尺寸要求 单位为毫米 试样类型 厚度1 宽度w 长度！ 跨厚比L/n" 聚合物基复合材料 12.5士0.2,对于织物 碳纤维增强复合材料为321. 26 1.2 推荐4 增强的纺织复合材 玻璃纤维和芳纶增强复合材料为16;1， 如出现层间剪切破坏时可增加跨厚比 料,试样的宽度至少 应为两个单胞 注:0°单向纤维增强复合材料试样厚度为2.0mm士0.2mm,宽度为12.5mm士0.2mm,长度为L+15.0mm
6.2试样制备 按照GB/T1446中的规定 试样数量 6.3 每组有效试样应不少于5个
试验条件 7.1试验环境条件 7.1.1实验室标准环境条件 实验室标准环境条件按照GB/T1446中的规定
7.1.2非实验室标准环境条件 7.1.2.1高温试验环境条件 首先将环境箱和试验夹具预热到规定的温度,然后将试样加热到规定的试验温度,并用与试样工作 段直接接触的温度传感器加以校验
对干态试样,在试样达到试验温度后,保温5min n一10min开始试 验;而对湿态试样,在试样达到试验温度后,保温2min3min开始试验
试验中试样温度保持在规定 试验温度的士3C范围内
7.1.2.2低温(低于零度)试验环境条件 首先将环境箱和试验夹具冷却到规定的温度,然后将试样冷却到规定的试验温度,并用与试样工作 段直接接触的温度传感器加以校验
在试样达到试验温度后,保温5min~10min开始试验
试验中 试样温度保持在规定试验温度的士3C范围内
GB/T3356一2014 7.2试样状态调节 7.2.1干态试样状态 试验前,试样在实验室标准环境条件下至少放置24h
7.2.2湿态试样状态 试验前,应在规定的温度和湿度条件下使试样达到所要求的吸湿状态,推荐的温度和湿度条件 如下: 温度:70C士3C; a b)相对湿度:(85士5)%
湿态试样状态调节结束后,应将试样用湿布包裹放人密封袋内,直到进行力学试验,试样在密封袋 内的储存时间应不超过14d
7.3加载速度 本标准推荐的加载速度如下: a)测量弯曲弹性模量时,加载速度为1mm/min一2mm/min: b)测量弯曲强度时,加载速度为5mm/min~10mm/min
试验步骤 8.1 试验前准备 8.1.1按GB/T1446的规定检查试样外观,对每个试样编号
8.1.2按7.2的规定对试样进行状态调节
8.1.3在最终的试样机械加工和状态调节后,测量试样中心截面处的宽度w和厚度h
宽度测量精确 到0.02mm,厚度测量精确到0.01mm
8.2试样安装 8.2.1对方法A,加载头应位于支座的中央,对方法B,加载跨距应是支座跨距的一半并对称安置在支 座之间,跨距测量精确到0.1mm
8.2.2将试样光滑面向下居中放在支座上,使试样的中心与加载头的中心对齐,并使试样的纵轴垂直 于加载头和支座
8.2.3在试样下方安装位移传感器,位移传感器触头与试样下表面跨距中点处接触
8.3试验 8.3.1对于在实验室标准环境条件下进行的试验,按7.1.1的规定进行;而对于在非实验室标准环境条 件下进行的试验,则按7.1.2的规定进行
8.3.2按7.3规定的加载速度对试样连续加载,直到达到最大载荷,且载荷从最大载荷下降30%停止 试验 8.3.3连续测量并记录试样的载荷-挠度曲线,记录试样的失效模式和最大载荷
破坏位置出现在试样外表面时试验结果有效
出现层间剪切破坏及在支座头或加载头下方出 8.3.4 现的压碎破坏为无效失效模式,所记录的数据为无效数据
GB/T3356一2014 计算 9.1 方法A 9.1.1弯曲强度 弯曲强度(即对应最大载荷的外表面最大应力)按式(1)计算,结果保留3位有效数字 3PL G！ 2eh2 式中 弯曲强度,单位为兆帕(MPa); P -试样承受的最大载荷,单位为牛顿(N); L 跨距,单位为毫米(mm) 试样厚度,单位为毫米mm); 试样宽度,单位为毫米(n 7 mm
9.1.2破坏应变 破坏应变(即对应最大载荷的外表面最大应变)按式(2)计算,结果保留3位有效数字 6 E 式中: -破坏应变,单位为毫米每毫米(mm/mm) -试样在跨距中央的挠度,单位为毫米mm. 9.1.3弯曲弹性模量 弯曲弹性模量按式(3)计算,结果保留3位有效数字; Ee- 公 式中: E 弯曲弹性模量,单位为兆帕(MPa): Ao -两个所选应变点之间弯曲应力之差,单位为兆帕(MPa); c -两个所选应变点之间应变之差,单位为毫米每毫米(n mm/mm 计算弯曲弹性模量,推荐的应变范围为0.001一0.003
9.2方法B 9.2.1弯曲强度 弯曲强度(即对应最大载荷的外表面最大应力)按式(4)计算,结果保留3位有效数字 3PmmI d一 4zwh" 9.2.2破坏应变 破坏应变(即对应最大载荷的外表面最大应变)按式(5)计算,结果保留3位有效数字 4.36 5 E=
GB/T3356一2014 9.2.3弯曲弹性模量 弯曲弹性模量按式(6)计算,结果保留3位有效数字 a E= 计算弯曲弹性模量,推荐的应变范围为0.001一0.003
9.3统计 对于每一组试验,按GB/T1446的规定计算每一种测量性能的算术平均值、标准差和离散系数
10 试验报告 一般包括下列内容 试验报告 试验项目名称及执行标准和方法; a 试验人员,试验时间和地点; b 试样来源及制备情况,材料品种及规格; c 试样铺层形式,试样编号,形状和尺寸,外观质量及数量; D 试验温度、相对湿度,试样状态调节参数和结果; 试验设备及仪器的型号、规格及计量情况 与本试验标准的不同之处,试验时出现的异常情况 g 试验结果,包括 h 每个试样的最大载荷值 1 2)每个试样的弯曲强度以及样本的算术平均值、标准差和离散系数 3)每个试样破环时的弯曲应变以及样本的算术平均值、标准差和离散系数 4)每个试样的弯曲弹性模量以及样本的算术平均值、标准差和离散系数 5)计算弯曲弹性模量的应变范围 每个试样的失效模式
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定向纤维增强聚合物基复合材料弯曲性能试验方法GB/T3356-2014
定向纤维增强聚合物基复合材料是一种新型的高性能材料。为了保证其质量稳定，需要对其力学性能进行检测和评估。其中，弯曲性能是其中重要的一个指标，直接关系到复合材料在实际应用中的使用效果。而GB/T3356-2014则是目前国内关于定向纤维增强聚合物基复合材料弯曲性能试验方法的标准。
1. 定向纤维增强聚合物基复合材料的弯曲性能
定向纤维增强聚合物基复合材料的弯曲性能主要包括以下指标：
- 抗弯强度：由于定向纤维增强聚合物基复合材料在制备过程中，纤维方向具有一定的规律性，因此其抗弯强度也表现出一定的方向性。
- 屈服应变：在复合材料受到外力作用时，其首先发生的是弹性变形，即材料在恢复外力后能够恢复原来的形态和尺寸。当外力达到一定程度时，材料会开始发生塑性变形，这时的应变称为屈服应变。
- 断裂应变：当外力作用超过一定程度时，定向纤维增强聚合物基复合材料将会发生破坏，并伴随着断裂应变。
2. GB/T3356-2014标准介绍
GB/T3356-2014是由中国国家标准化管理委员会发布的《定向纤维增强聚合物基复合材料弯曲性能试验方法》标准。该标准主要包括以下内容：
- 试样制备：对试样的尺寸、工艺、数量等进行要求。
- 试验设备：对试验机的类型、规格等进行要求。
- 试验步骤：对试验前、中、后的步骤进行详细说明，包括试样的安装、加载方式、加载速度等。
- 试验结果处理：对试验结果的处理方法进行详细说明，并给出了相关的公式和计算示例。
3. 定向纤维增强聚合物基复合材料弯曲性能试验中需要注意的事项
在进行定向纤维增强聚合物基复合材料弯曲性能试验时，需要注意以下事项：
- 试样制备：试样的制备必须严格按照标准要求进行，以保证试样的质量和精度。
- 试验环境：试验环境中的温度、湿度等参数应该与标准要求相符，以保证试验结果的可靠性。
- 加载过程中的注意事项：在进行弯曲性能试验时，需要保证外力的均匀施加，并避免试样出现断裂或者失稳等现象。
- 试验结果的分析：对试验结果进行合理的分析，以便更好地评估定向纤维增强聚合物基复合材料的弯曲性能。
总之，GB/T3356-2014标准是目前国内关于定向纤维增强聚合物基复合材料弯曲性能试验方法的重要参考依据。在进行相关试验时，需要遵循标准要求，并注意试验环境和操作细节，以保证试验结果的可靠性和准确性。
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