碳/碳复合材料压缩性能试验方法

碳/碳复合材料压缩性能试验方法

国家标准 GB/T34559一2017 碳/碳复合材料压缩性能试验方法 IestmethodforcompressivepropertyofC/Ceomposites 2017-10-14发布 2018-09-01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/34559一2017 碳/碳复合材料压缩性能试验方法 范围 本标准规定了碳/碳复合材料室温压缩性能试验方法的术语和定义,试验设备、试样,试验条件,试 验步骤、计算和试验报告 本标准适用于室温下测定三维穿刺碳/碳复合材料和准三维针刺碳/碳复合材料的压缩强度、压缩 弹性模量、压缩应力-应变曲线 类似结构的碳/碳复合材料也可参照执行 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/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 术语和定义 GB/T3961界定的以及下列术语和定义适用于本文件 3.1 碳/碳复合材料c/ccomposites 碳纤维增强碳基的复合材料 3.2 三维穿刺碳纤维织物puneturedthree-dimensionalcarbonfihretextile XY向为连续长碳纤维铺层,Z向采用连续长碳纤维束双向贯穿而制成的三维整体织物 3.3 三维穿刺碳/碳复合材料 puncturedthreedimensionalC/Ccommp0sites 用三维穿刺碳纤维织物作为增强体制备的碳/碳复合材料 3.4 准三维针刺碳纤维织物neelledquas-thretdmensionalearbhntibretestile XY向为碳纤维无纬布或碳纤维经编有纬布与短碳纤维网胎铺层,乙向采用针刺工艺引人短碳纤 维而制成的准三维整体织物 3.5 准三维针刺碳/碳复合材料needledquasi-threedimensiomalC/Ccomp0sites 用准三维针刺碳纤维织物作为增强体制备的碳/碳复合材料 3.6 XY向theXYdireetionm 碳/碳复合材料中无纬布或连续长纤维平铺平面的方向 3.7 Z向theZdireeton 碳/碳复合材料中垂直于XY向的方向
GB/T34559一2017 试验设备 4.1试验机:试验机应符合GB/T1446的规定 4.2压缩装置:压缩装置上、下两圆盘平行安装在试验机轴上,两圆盘表面平行度不应超过0.02 mm mm15mm 4.3引伸计;量程10" ,相对误差不应超过士1% mmmm200mm， 4.4游标卡尺:量程0 ,精度0.02 mm 5 试样 5.1试样形状与尺寸 测试压缩强度时,试样形状为长方体或正方体,试样尺寸符号和加工精度见图l;测试压缩弹性模 量时,试样形状为圆柱体,试样尺寸符号和加工精度见图2 试样尺寸见表1 全部 0.04 加载方向 0.04 说明 -高度; 压缩截面长度; -压缩截面宽度 图1压缩强度试样
GB/34559一2017 全部 0.04 0.04 加载方向 说明 高度; D -压缩面直径 图2压缩弹性模量试样 表1压缩强度和压缩弹性模量试样尺寸 单位为毫米 试样尺寸 试样类型 试样方向 试样形状 边长(a 边长(b 直径(D) 高度(h XY向 长方体 15士0.1 15士0.1 10士0.l 三维穿刺 碳/碳复合材料 正方体 Z向 10士0,l1 10士0.1 10士0.1 压缩强度 试样 准三维针刺 XY向 正方体 0士0. 10士0. 10士0. 碳/碳复合材料 或Z向 15士0. 压缩弹性模量试样 Y向或Z向 圆柱体 30士0.l 注1:加载方向与试样高度方向一致 注2:测试XY向压缩强度或压缩弹性模量时,加载方向为XY向;测试Z向压缩强度或压缩弹性模量时,加载 方向为Z向 5.2试样制备 试样制备按GB/T1446的规定,同时在加工试样过程中应遵循如下原则 样坯从制品上切取后,应及时做好方向标记并注明此样坯将会制取成何种方向的压缩试样 a b)加工后的压缩试样应进行外观目视检查,不应有纤维剥落、孔洞、掉边掉角等瑕疵
GB/T34559一2017 5.3试样数量 每组有效试样应不少于5个 试验条件 6 6.1试验环境 试验标准环境应满足GB/T1446的规定 6.2试样状态调节 试验前,试样在实验室标准环境条件下至少放置24h 试验步骤 7.1试验前准备 7.1.1按GB/T1446的规定检查试样外观,对每个试样编号 7.1.2按6.2的规定对试样进行状态调节 7.1.3试样状态调节后,在试样高度方向的不同截面位置处分别测试试样直径D或压缩截面长度a、 宽度b;高度h=10mm的试样测2个点,高度h=30mm的试样测3个点,并取测量值的算术平均值 测量精度不低于0.02 mm 7.2试样安装 7.2.1将试样对中放置于试验机压缩圆盘中心上,使载荷中心与试样轴向中心线一致 试验机的上 下圆盘相互平行,同时垂直于试验机力加载方向 7.2.2引伸计安装在试样上,并使引伸计的标距中心与试样高度中心保持一致 7.3加载 测量压缩强度时,按1.0mm/min的加载速率对试样连续加载,直至试样破坏,记录最大破坏载 7.3.1 荷 试样破坏后对试样断裂部位进行外观目视检查,并记录试样破坏模式 试样典型破坏模式参见附 录A 7.3.2测量压缩弹性模量时,按0.5 mm/min的加载速率对试样连续加载,连续测量并记录载荷-应变 数据,直到加载至应变为0.20%时停止试验 8 计算 8.1压缩强度 压缩强度按式(1)计算,结果保留3位有效数字 o a
GB/34559一2017 式中: -试样的压缩强度,单位为兆帕(MPa) G 试样承受的最大载荷,单位为牛(N); P 试样压缩截面长度,单位为毫米(mm) 试样压缩截面宽度,单位为毫米(mm) 8.2压缩应力 压缩应力按式2)计算,结果保留3位有效数字 4P = rD3 式中: 试样的压缩应力,单位为兆帕(MPa); 试样承受的载荷,单位为牛(N); 试样压缩截面直径,单位为毫米(mm). 8.3压缩应变 压缩应变按式(3)计算,结果保留3位有效数字 3 式中: 压缩应变,无量纲 -与载荷增量P对应的引伸计标距L 内试样长度的变化量,单位为毫米(mm); AL0 -引伸计标距,单位为毫米(mm) Lo 8.4压缩弹性模量 压缩弹性模量按式(4)计算,结果保留3位有效数字 E- ×10 E" 式中 试样的压缩弹性模量,单位为吉帕(GPa); E 图3所示的压缩应力-应变曲线上,应变值e1=0.05%时对应的压缩应力,单位为兆帕 d MPa); -图3所示的压缩应力-应变曲线上,应变值e！=0.10%时对应的压缩应力,单位为兆帕 MPa); 应变值,取ei=0.05%; 应变值,取e=0.10% e2
GB/T34559一2017 G2 0.00% 0.05% 0.10% 0.15% 0.20% 应变e 图3压缩应力-应变曲线图 8.5统计 按GBy/"T1446的规定计算算术平均值、标准差和离散系数 试验报告 试验报告一般包括下列内容 试验项目名称、执行本标准 a b 试验时间、地点及试验环境条件; 试样来源、材料品种及规格; c 试样编号、尺寸、试样方向及数量 d 试验设备、仪器的型号及规格; 加载速率; D 每个试样的测定值,每组试样的平均值、标准差与离散系数 g h) 必要时,给出每个试样的破坏模式 试验人员、日期及其他
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碳/碳复合材料压缩性能试验方法GB/T34559-2017

1. 定义

碳/碳复合材料是由碳纤维增强剂和炭素基体构成的一种新型复合材料。它具有高温稳定性、耐腐蚀性、高比强度和高比刚度等优异特性，在航空、航天、能源等领域得到了广泛应用。

GB/T34559-2017是针对碳/碳复合材料压缩性能试验方法进行规范的国家标准。

2. 试验设备

进行碳/碳复合材料压缩性能试验需要使用以下设备：

• 万能试验机：用于加载和测量试样的负荷和位移。
• 平行板：用于支撑试样和保证试样在压缩过程中的平衡状态。

万能试验机应符合GB/T2611-2007的要求，满足试验要求；平行板的精度应符合GB/T34559-2017标准的要求。

3. 试验步骤

碳/碳复合材料压缩性能试验的具体步骤如下：

1. 试样的制备：按照规定尺寸加工出试样，并进行表面处理。
2. 试样的装夹：将试样放置于平行板之间，使其处于水平状态。
3. 试验条件的设置：根据试验要求设置试验参数，包括加载速率、温度等。
4. 试验的执行：启动万能试验机进行压缩试验，记录试样受力情况及变形情况。
5. 试验数据的处理：根据试验结果计算出试样的压缩强度、压缩模量等指标。

4. 结论

通过以上步骤进行碳/碳复合材料压缩性能试验，可以得到试样在压缩过程中的受力情况和变形情况，进而计算出试样的压缩强度、压缩模量等指标。这些指标可以为材料的设计和应用提供重要参考，也有助于进一步提高碳/碳复合材料的性能。

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