GB/T40406-2021
炭素材料压缩静态弹性模量和泊松比测定方法
Standardtestmethodforstaticmodulusofelasticityandpoisson'sratioofcarbonmaterialsincompression
- 中国标准分类号（CCS）Q50
- 国际标准分类号（ICS）29.050
- 实施日期2022-03-01
- 文件格式PDF
- 文本页数6页
- 文件大小520.77KB
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炭素材料压缩静态弹性模量和泊松比测定方法
国家标准 GB/T40406一2021 炭素材料压缩静态弹性模量和泊松比 测定方法 Standardtestmmethod 1torstaticmodwlusofelastieity andpoisson'sratioof carbonmaterialsineompression 2021-08-20发布 2022-03-01实施 国家市场监督管理总局 发布 国家标涯花警理委员会国家标准
GB/40406一2021 前 言 本文件按照GB/T1.1一2020<标准化工作导则第1部分;标准化文件的结构和起草规则》的规定 起草
本文件由钢铁工业协会提出
本文件由全国钢标准化技术委员会(SAC/TC183)归口
本文件起草单位;方大炭素新材料科技股份有限公司冶金工业信息标准研究院
本文件主要起草人:张桂兰、杨远继、党锡江,梁峰、郑景须、李雕、魏秀萍
GB/T40406一2021 炭素材料压缩静态弹性模量和泊松比 测定方法 范围 本文件规定了炭素材料压缩静态弹性模量和泊松比测定的术语和定义、方法概要、仪器设备,试样、 试验步骤、结果计算、试验报告等内容
本文件适用于室温下炭素材料压缩静态弹性模量和泊松比的测定
规范性引用文件 下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款
其中,注日期的引用文 件,仅该日期对应的版本适用于本文件;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/T8170数值修约规则与极限数值的表示和判定 术语和定义 下列术语和定义适用于本文件
3.1 静态弹性模量statiemodwlusofeastieity 用静力法测得的弹性模量,是材料在外力作用下,应力与伸长或压缩弹性形变之间的量度
注:其数值为试样横截面上所受的正应力与应变之比的绝对值
3.2 泊松比poisson'sratio 材料在单向受拉或受压时,横向正应变与纵向正应变之比的绝对值
注:也称为横向变形系数,是反映材料横向变形的弹性常数
方法概要 将粘接好双向(纵向、横向)应变计的试样(见图1)接人动静态电阻应变仪上,同时将试样垂直放置 在万能材料试验机压缩平台上,在试样上连续施加荷载,不同压力下对应不同的双向应变,直到压力为 试样抗压强度所承受压力的40%~85%为止,卸压
GB/T40406一202 标引序号说明 -横向应变片; 纵向应变片 接线端子
图1粘接有双向应变计的试样 5 仪器设备 5.1万能材料试验机:量程0kN~100kN,精度等级:;l级
5.2动静态电阻应变仪:多功能静态应变测试系统,至少4个通道,最佳选用8个通道
采用1/4电 桥,外接公共补偿导线;带有USB接口,可离线采集
T 5.3 mmm,灵敏度2.01×(1士1%),电阻350Q.
T”型应变计;带端子,标距>5 千燥箱;最高温度300C,精度士5C
5.4 游标卡尺;测量范围0mm~ 5.5 200mm,精度0.02mm
5.6粘胶;502胶等固化后为硬质性粘胶
5.7电烙铁,锡焊丝,聚四氟乙烯薄膜及细砂纸、级子、酒精等
试样 6 6.1尺寸;直径20mm、长度75mm的圆柱体试样,加工精度为士0.1mm
试样应加工成平的且端面 相互平行,端面对长度方向的垂直度在0.001nmm/mm以内,粗糙度Ra6.3
6.2要求;试样贴片位置无可见裂纹、凹坑等瑕疵
应将试样放人盛有蒸憎水或酒精的玻璃容器中,清 洗、去除试样表面的粉尘后,取出放置在洁净的盛料盘内,再放人105C士5C的干燥箱内烘干2h,贮 存在干燥器中冷却至室温供测定用
6.3数量;每次取2个试样
试验步骤 7.1试样直径测量 在试样中部(占试样总长度的4/5)位置沿轴向测4次,每次测量时试样旋转90°,取其平均值,计算 受压面积,平均截面积测量误差在0.5%以内
7.2应变计粘贴 取适量粘胶,均匀涂抹在被粘处表面,将应变计及接线端子(接线柱)表面用无水乙醇棉球擦洗干 净,晾干后涂抹一薄层粘胶,待粘胶变稠后,将应变片接线端子准确粘贴在试样表面,然后覆盖一层聚四
GB/40406一2021 氟乙烯薄膜,用手指顺着应变片的纵向挤出多余粘胶液并排出粘胶层中的气泡
整个操作过程都不能用手触摸应变计表面;双向应变计应与受力方向保持垂直或平行;粘贴层不能 有气泡和杂质,应变计的敏感栅不能断栅和变形
为了防止粘贴好的应变计受潮和腐蚀物质的侵蚀及机械损伤,对应变计应采取一定的保护措施
注:为了保证粘接牢固,在聚四氟乙烯薄膜上施加一定压力后,按应变计粘贴胶使用说明书提供的温度、时间、压力 进行固化和稳定化处理
7.3应变计导线焊接 7.3.1试样上面粘贴好应变计贴片,经固化和稳定化处理后即可焊接导线
7.3.2使用细砂纸轻轻打磨应变计媒脚及接线端子,去除其表面粘胶及氧化层 7.3.3在应变计焊脚及接线端子表面涂上助焊剂,用电烙铁将锡焊丝熔化后进行点焊,将应变计焊脚、 接线端子用测试导线连接起来
7.4应力、应变测量 7.4.1完成焊接的试样,采用1/4电桥及公共补偿的接线方式,把试样、公共补偿线连接在动静态电阻 应变仪上后,再把被测试样垂直放置在万能材料试验机压缩平台上
7.4.2每个试样测量6个载荷值和对应的应变
载荷值起始点为6000N(保证样品发生一定的纵向 和横向应变),测量并记录试样在该压力下的纵向应变e我
和横向应变e 后期每加载10o0N.分别 e糊向; 测量记录对应荷载下的纵向应变e以和横向应变e的 试验机以每分钟3kN/cenm'的速度连续无冲击 模向
的实施加载,最大载荷值为等直径同种材料抗压强度(断裂强度)荷载值的40%一85%(11000N). 结果计算 8.1横截面按照式(1)计算 A一xD=/4 式中 试样横截面积,单位为平方毫米(mm') A 试样平均直径,单位为毫米(mm)
D -定载荷下试样受到的应力按照式(2)计算 8.2 o 式中: -定载荷下试样受到的应力,单位为兆帕(MPa) -施加到试样上的力或载荷,单位为牛(N); -样品横截面积,单位为平方毫米(mm'. 8.3从应力-应变曲线计算样品的弹性模量,应力与应变曲线为一条直线,测试结果有效
每个试样在 6个不同压力下的静态弹性模量E(GPa)按式(3)计算 Aa E ×10 Ae纵向 式中 静态弹性模量,单位为吉帕(GPa); 最大载荷与最小荷载下试样受到的应力之差,单位为兆帕(MPa); A 最大荷载下的纵向应变与最小荷载下的纵向应变之差,无量纲
Ae纵向
GB/T40406一2021 8.4泊松比计算按式(4)计算 AE横问 AE纵向 式中 泊松比,无量纲 从 最大荷载下横向应变与最小荷载下的横向应变之差,无量纲; Ae横向 最大荷载下纵向应变与最小荷载下的纵向应变之差,无量纲
Ae蚁 纵向 8.5计算结果按照GB/T8170修约保留到小数点后两位
试验报告 试验报告至少包括下列内容 a)委托单位 b) 试样名称及编号; 试验方法、荷载速率,测试结果(平均值) c) d)试验单位、试验人员; 试验日期 e 本文件编号 f
炭素材料压缩静态弹性模量和泊松比测定方法GB/T40406-2021
随着炭素材料在航空、汽车等领域中的广泛应用，对其力学性能的要求也越来越高。其中，炭素材料的压缩静态弹性模量和泊松比是重要的力学参数，对于材料的设计和应用具有重要意义。针对这一问题，国家发布了最新版的炭素材料压缩静态弹性模量和泊松比测定方法标准 GB/T40406-2021 。
标准适用范围
该标准适用于所有炭素材料，包括碳纤维复合材料、石墨、碳化硅等。
测定原理
该标准采用压缩法测定炭素材料的弹性模量和泊松比。在测试过程中，通过施加不同的压缩载荷，同时记录应力和应变，从而得到材料的应力-应变曲线。根据曲线的斜率和泊松比定义式，可以计算出材料的压缩静态弹性模量和泊松比。
技术要求
该标准主要包括以下技术要求：
- 试样制备方法和尺寸要求，包括试样长度、直径等参数。
- 试验设备和仪器的要求，包括压缩试验机、应变计、温度控制系统等。
- 试验环境的要求，包括试验室温度、湿度等参数。
- 试验步骤和操作要求，包括试样的装夹、试验参数的设置等。
- 数据处理和分析方法，包括弹性模量和泊松比的计算公式、误差分析等。
标准应用
该标准的发布将有助于规范炭素材料的力学性能测试方法，提高测试结果的准确性和可比性。同时，也将促进炭素材料领域的科技创新和发展，为材料的设计和应用提供更加可靠的基础数据。
结语
炭素材料的压缩静态弹性模量和泊松比是其重要的力学参数，在炭素材料的应用中具有广泛的应用前景。GB/T40406-2021标准的发布对于规范炭素材料的力学性能测试方法具有重大意义，我们相信在这个标准的指引下，炭素材料的应用前景将会更加广阔。
