夹层结构弯曲性能试验方法

夹层结构弯曲性能试验方法

国家标准 GB/T1456一2021 代替GB/T1456一2005 夹层结构弯曲性能试验方法 Tesmethodtorlexurlpropertiesfsandwiehc c0nstructions 2021-12-31发布 2022-07-01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/T1456一2021 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 本文件代替GB/T1456一2005《夹层结构弯曲性能试验方法》,与GB/T1456一2005相比,除结构 调整和编辑性改动外,主要技术变化如下 更改了面板弯曲强度的定义(见3.1,4,6.2、9.3,2005年版的3.1、4,6.2,9.3); a b)增加了表观弯曲强度、表观弯曲模量的使用定义、参考标准及计算(见第1章、3.5、3.6,6.5、 8.7和9.8); 增加了面板名义厚度的定义和相关测量方式见3.7和8.2) c 更改了试样尺寸,改具体厚度为推荐厚度,宽度给出要求范围和推荐尺寸,补充长度选择说明 d [见6.2、6.3、6.4c),2005年版的6.2、6.3和6.4.3]; 更改了速度的描述,给出了改变试验加载速度的原则见8.4,2005年版的5.6) e 增加了试样失效模式代码(见表1).: f 别除了分级加载(见200年版的8.) g 删除了使用泊松比计算抗剪惯性矩的公式[见2005年版的9.5的式(9] h 增加了面板的厚度来源,试验速度等试验报告内容(见第10章 请注意本文件的某些内容可能涉及专利 本文件的发布机构不承担识别专利的责任 本文件由建筑材料联合会提出 本文件由全国纤维增强塑料标准化技术委员会(sAc/Tc39)归口 本文件起草单位;上海玻璃钢研究院有限公司、上海上玻检测有限公司、常州天马集团有限公司原 建材二五三厂)、威海维赛新材料科技有限公司、北京金风科创风电设备有限公司,浙江联洋新材料股份 有限公司、北京玻钢院检测中心有限公司 本文件主要起草人:张旭、王冬生、宣维栋、刘虎威、李阳阳、雷伟锋、彭兴财 本文件于1978年首次发布,1988年第一次修订,2005年第二次修订,本次为第三次修订
GB/T1456一2021 夹层结构弯曲性能试验方法 范围 本文件规定了夹层结构弯曲性能的试验原理、试验设备、试样、试验条件和试样状态调节、试验步 骤,试验结果及处理和试验报告 本文件适用于测定夹层结构承受弯曲时表观弯曲强度和表观弯曲模量,夹层结构的弯曲刚度和剪 切刚度,夹层结构面板的应力和弹性模量,夹层结构芯子的剪切应力和勇切模量,也适用于测定夹层结 构面板与芯子之间的弯曲胶层强度 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/T1446纤维增强塑料性能试验方法总则 定向纤维增强聚合物基复合材料弯曲性能试验方法 GB/T33562014 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 面板拉压强度 thofftacing tensionorcompressionstrengt 夹层结构在弯曲载荷作用下,面板破坏时其承受的最大应力 3.2 芯子剪切强度coreshearstrength 夹层结构在弯曲载荷作用下,芯子失效时其承受的最大剪切应力 3.3 弯曲胶层强度lexureadhesielayerstrength 夹层结构在弯曲载荷作用下,胶层破坏时其承受的最大剪切应力 3.4 pumtbemdting 外伸梁三点弯曲overhangingbeamthree 带有外伸臂长梁,在跨中加集中载荷,在跨中、两外伸点上安装三只位移传感器,测出跨中、左右外 伸点的挠度的弯曲试验 3.5 表观弯曲强度appearaneebendingstrength 夹层结构的弯曲强度 3.6 表观弯曲模量appearaneebendingmodulus 夹层结构的弯曲模量
GB/T1456一2021 3.7 nwminalthieknessftaeing 面板名义厚度 根据理论计算(设计值)或测量空白面板所获得的面板的厚度 试验原理 通过夹层结构长梁试样的三点弯曲测定面板拉压强度,通过夹层结构短梁试样的三点弯曲测定芯 子剪切强度,通过夹层结构长梁试样的外伸梁三点弯曲测定弯曲刚度和剪切刚度,从而测定面板的弹性 模量和芯子的剪切模量 试验设备 5 5.1试验机应符合GB/T1446的规定 5.2加载压头及支座见图1 加载压头垫块平面部分宽度应满足10mmGB/T1456一2021 应覆盖试样宽度 5.4位移传感器等变形测量设备,精度为0.001mmt 5.5游标卡尺等尺寸测量设备,精度为0.01mm. 试样 6.1试样为矩形横截面的长方形形状 6.2试样厚度与夹层结构制品厚度相同 当夹层结构制品厚度未定时,为测定面板拉压强度、芯子剪 切强度或芯子的剪切模量,推荐芯子厚度取15mm,面板的厚度取0.3mm1.0mm 6.3试样宽度应小于跨距的二分之一,且不小于两倍的总厚度 试样宽度推荐为60mm,对于蜂窝、波 纹等格子型芯子,试样宽度应至少包括4个完整格子 6.4试样长度为跨距加40mm或加厚度的二分之一,选其中数值大者,当需要使用外伸臂时,长度应 满足外伸臂,跨距根据试验目的计算并选取 a 测定芯子剪切强度时,三点弯曲(见图1)的跨距应满足式(1): 2×oa×1 Ls Tb 式中 支承跨距,单位为毫米(mm); 面板的拉、压许用应力,单位为兆帕(MPa); da 面板的厚度,单位为毫米(mm); -芯子剪切强度,单位为兆帕(MPa) 注1:正文中所有相同公式符号均为统一含义,后续公式中的符号参见之前的公式符号定义 注2，许用应力由设计方提供,拉伸强度,压缩强度,剪切强度由生产方提供或按对应材料的国家标准进行试 验获取 b)测定面板拉压强度时，三点弯曲的跨距应满足式(2) 2×口a×t L习 式中: 面板的拉、压强度,单位为兆帕(MPa); o0 T -芯子的剪切许用应力,单位为兆帕(MPa) 测定夹层结构的弯曲刚度、剪切刚度时,采用外伸梁三点弯曲见图2),其跨距一般取式(1 值,外伸臂长度a为跨距的三分之一或二分之一,且视位移传感器等变形设备的情况增加 长度 d 对于纤维增强塑料等复合材料夹层结构,跨距外伸臂长度等见附录A 6.5测定表观弯曲强度,表观弯曲模量时,试样宽度为60mm,跨厚比及长度按GB/T33562014中 表1的规定 6.6对于正交各向异性结构,试样分纵向和横向两种 6.7试样加工按GB/T1446的规定 6.8试样数量,至少5个有效试样 试验条件和试样状态调节 试验环境条件和试样状态调节按GB/T1446的规定
GB/T1456一2021 试验步骤 8.1试样外观检查按GB/T1446的规定 8.2将合格试样编号,测量试样跨距内任意三处的宽度和厚度,取算术平均值 面板的厚度取面板名 义厚度或同一批试样10个面板的平均厚度 测量精度按GB/T1446的规定 对格子型芯子的夹层结 构试样,记录横截面上格子壁的数目 8.3按选定跨距调整支座,跨中安装位移传感器,见图1 测定夹层结构的弯曲刚度或剪切刚度时,按 外伸梁三点弯曲方法安装三只位移传感器,见图2 min6min 8.4加载速度宜使试样在3" 内达到失效条件,一般情况下,测定面板拉压强度或芯子剪切 mm/min5mm/min 强度时加载速度为2" ,测定夹层结构的弯曲刚度或剪切刚度时加载速度为 0.5mm/min1.0mm/min 8.5测定面板拉压强度或芯子剪切强度时,把试样安放在支座上,加上加载压头,并在压头与试样之间 垫上一块硬质橡胶垫片,调整试验机零点,按选定的加载迷度,均匀连续加载至试样破坏,读取破坏载 荷,观察并按照表1记录破坏形式 表1三位失效模式代码 第一个字母 第二个字母 第三个字母 失效形式 失效区域 失效位置 代号 代号 代号 芯子压坏 加载块处 芯子 芯子剥开 应变计处 面板粘结处 M 面板破坏 复合 下面板 外应变计处 上面板 M 复合 多处 横向剪切 两面板 X 多处 爆裂 未知 u 其他 未知 示例" 以三个字母分别描述失效形式、失效区域(范围)、失效位置失效点),如芯子与面板在位于加载块的区域上面板处 剥开,则描述为DAT,同理有芯子整体剪切破坏svc,多处多类型(剪切加压坏等)失效MMV等
GB/T1456一2021 L/2 标引序号说明: 试样; -外伸点的位移传感器; -跨中的位移传感器; -跨距; 外伸臂长度 图2外伸梁三点弯曲示意图 测定夹层结构的弯曲刚度或剪切刚度时,施加预加载荷《破坏载荷的15%一20%),消除试样与支 8.6 座间的空隙，卸至破坏载荷的5% 调整位移传感器零点，按选定的加载速度，加载至破坏载荷的 40%一50% 若需整个载荷挠度数据,则应测到破坏为止,当出现载荷示值下降或停顿现象,则此时的 载荷示值为破坏载荷 若出现试样呈M形(一般是芯子的剪切刚度小,面板的弯曲刚度大时出现),可 按附录B,多跨距法来测定夹层结构的弯曲刚度或剪切刚度 芯子剪切强度和芯子的剪切模量的测定 宜按GBy/T1455进行试验 测定表观弯曲强度、表观弯曲模量时,试验速度按GB/T33562014的7.3进行加载 8.7 注:表观弯曲强度,表观弯曲模量仅适用于同种结构样品间的比对,当芯子类型不同或面板铺层不同时参照使用 试验结果及处理 9.1绘制载荷-挠度曲线 g.2芯子的剪切应力按式(3)计算 P×K 3 T = 一又又 h一t 式中: -芯子的剪切应力,单位为兆帕(MPa) P -跨中载荷,单位为牛顿(N); K 无量纲数; -试样宽度,单位为毫米(m mm; 试样厚度,单位为毫米(mm) 如果上式不计及面板承受的剪切,则K取1,当计及面板承剪时,K按式(4),式(5)计算 (4 K=1一e- G-面 A= 4t E又 式中 自然对数的底 无量纲数,按式(5)计算;
GB/T1456一2021 G 芯子的剪切模量,单位为兆帕(MPa) E 面板的弹性模量,单位为兆帕(MPa) 当P为最大载荷,且破坏发生面板与芯子脱胶时,则式(3)计算的结果为弯曲胶层强度 当P为比例极限载荷时,则式(3)计算的结果为芯子剪切比例极限 面板的应力按式(G)计算 9.3 P×I 一 6 4b×t(h一te 式中 面板中的拉、压应力,单位为兆帕(MPa). a！ 当尸为最大载荷,并且发生面板拉断或压缩皱折等破坏现象时,则式(6)计算的结果为面板拉压 强度 g.4夹层结构的弯曲刚度按式(7)计算 xaxP D=" l6f 式中 D 夹层结构的弯曲刚度,单位为牛顿平方毫米(N mm') -外伸臂长度,单位为毫米(mm); AP 载荷-挠度曲线初始段的载荷增量值,单位为毫米(mm); -对应AP的外伸点的挠度增量值(取左右两点的平均值),单位为毫米(mm) n 9.5面板的弹性模量按(8)计算 D E一 了 式中 面板的弹性模量,单位为兆帕(MPa); E 夹层结构惯性矩,单位为四次方毫米(mm'). b×!×(h一 9 注式(9)中已略去芯子和面板本身的弯曲刚度 9.6夹层结构的剪切刚度按式(10)计算: 3XLXAP U= 10 (一L文7a 式中 U 夹层结构的剪切刚度,单位为牛顿(N); -对应AP试样跨中的挠度增量值,单位为毫米(mm). 9.7芯子的剪切模量,按式(11)计算 L0 G 一 -t 式中 芯子的剪切模量,单位为兆帕(MPa) G 9.8表观弯曲强度和表观弯曲模量按GB/T3356-2014的弯曲强度和弯曲弹性模量计算 g.9不同面板夹层结构的弯曲刚度和面板拉压强度按附录C计算 9.10蜂窝芯子的蜂壁剪切应力和蜂壁剪切模量见附录D的计算 9.11试验结果按GB/T1446的规定
GB/T1456一2021 0试验报告 试验报告一般包括下列内容 本文件编号及试验项目名称; a b 试样来源及制备情况,材料品种及规格; 试样编号、形状、尺寸、计算使用的面板的厚度、外观质量及数量(若为各向异性材料,应注明纵 向或横向)和计算使用的面板的弹性模量(当已知模量时); d 试验温度、相对湿度及试样状态调节; 试验设备的名称及型号等; e f 试验速度,试验跨距; 试验结果.给出每个试样的性能值、算术平均值、标准差、离散系数及每个试样的失效模式; g 试验人员,试验日期及其他 h
GB/T1456一2021 附 录 A 资料性 跨距参考表 对纤维增强塑料等复合材料夹层结构,短梁试样的跨距、长梁试样的外伸梁三点弯曲的跨距和外伸 长度以及三点弯曲跨距的参考数值见表A.1 表A.1跨距参考表 单位为毫米 试样厚度" 项目 6GB/T1456一2021 附录B (资料性) 多跨距法测定夹层结构的弯曲刚度和剪切刚度 B.1本方法通过对同一个样品进行两次不同跨距试验加载来获得其弯曲刚度和剪切刚度 式(B,1)体 现了试验原理 P2L了一3LS?十L3 P(L一S B.1) 96D 4U 式中 跨距中点的挠度,单位为毫米(" mm; 施加的载荷,单位为牛顿(N); 支承跨距,单位为毫米(n mm; 四点弯曲加载头跨距,单位为毫米(m m D -夹层结构的弯曲刚度,单位为牛顿平方毫米(N mm=):; U 夹层结构的剪切刚度,单位为牛顿(N) 试验步骤见GB/T33562014,试验一根试样以获取第一次支承跨距(L)下的失效载荷 试验速度和加载方式,三点弯曲时见GB/T3356一2014的方法A,四点弯曲时见GB/T3356 2014的方法B B.2对支承跨距L，加载到10%30%的失效载荷,获取线性段的载荷差P和相应挠度差 B.3对支承跨距L 加载到10%30%的失效载荷,获取线性段的载荷差P和相应挠度差 注L 相对于L，的差别越大，结果越理想 B.4当选取特定的加载跨距和支承跨距时,可简化为以下公式: 两次加载跨距为0,支承跨距为L，和L 时,见式(B.2)和式(B.3): a PLi(1一L/L D B.2) 48(1一PLl/PL.l PL(L/L U B.3 [PL17PL 式中 第一次弯曲曲线中,直线段的载荷增量,单位为牛顿(N) 第二次弯曲曲线中,直线段的载荷增量,单位为牛顿(N); 第一次弯曲试验中,支座的支承跨跑,单位为毫米(mm); -第二次弯曲试验中,支座的支承跨距,单位为毫米(mm); 第一次弯曲曲线中,直线段的中点挠度增量,单位为毫米(mm); 第二次弯曲曲线中,直线段的中点挠度增量,单位为毫米(mm b 两次加载跨距为0和L/2,支承跨距为L，和L 时,见式(B.4)和式(B.5). PL(1一11L/8L B.4 48l1一2PL1l:/P.L2l PL(8L/11L 一1 B.5 4[6PL:11PL)一可 两次加载跨距为0和L/3,支承跨距为L和L 时,见式(B.6)和式(B.,7): PL(1一23L/18L B.6 D 8-3PL:72PL
GB/T1456一2021 PL1(18L/23L8一1 U= B.7 ,L23PL-叮 两次加载跨距为L1/4和L /3,支承跨距为L 时,见式(B.8)和式(B.9): d 99PL(1一92L/99L D B.8 6923PL4P,L茶 B.9 - 1 两次加载跨距为2L1/I1和0,支承跨距为L，和L 时,见式(B.10)和式(B.1l): 3PL141一121L3/L D= B.10 936一9PL/PL 9PL(l41L/L;一121) U= B.11 4[(1269PL1l/11PL 331 10
GB/T1456一2021 录 附 C 规范性 不同面夹层结构的弯曲刚度和面板的应力计算公式 弯曲刚度 C.1 不同面板夹层结构的弯曲刚度按式(c.1),式(C.2)计算,其中夹层结构中性轴的位置按式(C.3) 计算 En6b Enb Eeg e)十Eeteb(h一e- 贺 当tn e (C.1 习E一 12 Enbu Eeb tp 驾 当t 习E，- 十Entnb(e一" 十Eetebh一e C.2 12 一te/2 Ea/2十Eeah Ent丝十Eete 式中 夹层结构的弯曲刚度,单位为牛顿平方毫米(Nmm') En 上面板的弹性模量,单位为兆帕(MPa); 试样宽度,单位为毫米(mm); 夹层结构中性轴距上面板上表面的距离,单位为毫米(mm); 上面板的厚度,单位为毫米(mm); ta E 下面板的弹性模量,单位为兆帕(MPa); 下面板的厚度,单位为毫米(mm); te -试样厚度,单位为毫米(mm) 注1;弯曲刚度D已略去芯子的弯曲刚度 注2:面板的弹性模量为已知量 当略去面板本身的弯曲刚度时,夹层结构的弯曲刚度近似地按式(C.4)计算 EntnEeteh十h.'b D C.4 E有E 十Eete 式中 -芯子厚度,单位为毫米(mm) h C.2 面板的应力 下面板受拉的应力按式(C.5)计算 Es e PS × C.5 o经= 式中: 下面板受拉的应力,单位为兆帕(MPa) 2 跨中载荷,单位为牛顿(N); P S -跨距,单位为毫米(mm) 上面板受压的应力按式(C.)计算 PS、Ene C.6 on= 式中 上面板受压的应力,单位为兆帕(MPa) on 11
GB/T1456一2021 附 录 D 资料性) 蜂窝芯子的蜂壁剪切应力和蜂壁剪切模量计算公式 D.1蜂壁剪切应力按式(D.1)计算 D.1 2n×.-币 式中 -蜂壁剪切应力,单位为兆帕(MPa). 、 D 跨中的载荷,单位为牛顿(N). 试样横截面上的单层蜂壁数 单层蜂壁厚度,单位为毫米(mm); 试样厚度,单位为毫米(mm); 面板的厚度,单位为毫米(mm) I6 当尸为破坏载荷时,则式(D.1)计算的结果为蜂壁剪切强度 D.2蜂壁剪切模量按式(D.2)计算 G (D.2 又.h一m n 式中 G 蜂壁剪切模量,单位为兆帕(MPa); U 夹层结构的剪切刚度,单位为牛顿(N) D3对于其它格子型芯子壁的剪切应力和剪切模量,可以按式(D.1)、式(D.2)原理计算
GB/T1456一2021 考文 参 献 [1]GB/T1455夹层结构或芯子剪切性能试验方法 [[2]GB/T21238一2016玻璃纤维增强塑料夹砂管 [[3]ASTMC393/C393M-2020梁弯曲法测定夹层结构芯子剪切性能的试验方法 [4打ASTMD7249/D7249M-2020夹层结构长梁弯曲的面板性能测试标准 [5幻 ASTMD7250/D7250M-2020测定夹层梁的弯曲和抗剪刚度的标准实施规程 13

夹层结构弯曲性能试验方法GB/T1456-2021介绍

夹层结构在工程中得到了广泛应用，其弯曲性能是评估其应用价值的重要指标之一。为了保证产品质量和安全性能，需要对夹层结构进行弯曲性能测试。

GB/T1456-2021是我国针对夹层结构弯曲性能试验方法制定的标准，该标准规定了夹层结构弯曲试验的装置、试样的制备、试验环境、试验步骤、试验数据处理等内容。

在夹层结构弯曲试验中，试样应当选取代表性好、尺寸稳定的材料，并根据实际情况选择合适的试验参数。试验过程中需要测量载荷、位移、变形等数据，并进行数据处理和分析。

GB/T1456-2021标准还特别规定了夹层材料的厚度、质量、弯曲半径、温度等因素对试验结果的影响。试验过程中需要对这些因素进行控制，以保证试验结果的准确性和可靠性。

总之，夹层结构弯曲性能测试是夹层结构设计和应用的重要环节，GB/T1456-2021为夹层结构弯曲性能试验提供了详细的规范和指导，为夹层结构的设计和应用提供了有力的支持。

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