纤维金属层板弯曲性能试验方法

纤维金属层板弯曲性能试验方法

国家标准 GB/T41049一2021 纤维金属层板弯曲性能试验方法 Iestmethodforlesurlpropertiesoffibremetalamtmates 2021-12-31发布 2022-07-01实施 国家市场监督管理总局 发布 国家标涯花管理委员会国家标准
GB/41049一2021 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 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 本文件由全国工程材料标准化工作组(SAC/SwG3)提出并归口 本文件起草单位;南京航空航天大学、南京工程学院、江苏省产品质量监督检验研究院、南京玻璃纤 维研究设计院有限公司、江苏省复合材料学会、江阴协统汽车附件有限公司 本文件主要起草人.陶杰、李华冠,医宁、徐翌伟、王燕、钱德洪,赵谦、李红丽,项俊贤、林艳艳、陈熹、 王琼、崔益华、华小歌、王永红
GB/41049一2021 纤维金属层板弯曲性能试验方法 范围 本文件规定了纤维金属层板弯曲性能试验方法的试验原理、试验设备、试样、状态调节、试验过程、 计算及结果显示,试验报告 本文件适用于测定发生弯曲破坏的纤维金属层板三点弯曲强度及弯曲弹性模量、弯曲应力以及载 荷-挠度曲线 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/T14462005纤维增强塑料性能试验方法总则 GB/T2918塑料试样状态调节和试验的标准环境 GB/T8170数值修约规则与极限数值的表示和判定 JG139拉力、压力和万能试验机 术语和定义 下列术语和定义适用于本文件 3.1 纤维金属层板 fibremetallaminates;FMILs 由金属薄板(铝合金、钛合金等)和纤维(玻璃纤维、碳纤维、,芳纶纤维等)复合材料交替铺设后,在一 定温度和压力下固化而成的一种层间混杂复合材料 3.2 弯曲应力 flexuralstress 正则化弯曲力矩 注1:假设弯曲变形引起的应力为线性分布时试样外表面层的应力 注2单位为兆帕(MPa) 3.3 弯曲强度 lexlstengt 试样在弯曲破坏下,破坏载荷或最大载荷时的弯曲应力 注单位为兆帕(MPa). 3.4 跨距 span 试验机上两个支座中心轴间的距离 注;单位为毫米(mm)
GB/T41049一2021 3.5 defleetion 挠度 试样表面在弯曲过程中变形处的法线与初始位置的最大高差 注:单位为毫米(mm) 3.6 弯曲应变lexuralstrainm 跨距中点试样外表面层的长度变化率,用百分数表示 3.7 弯曲弹性模量 flexuralmodulus 在弯曲应力-弯曲应变曲线或弯曲载荷-挠度曲线上,根据初始部分斜率求出的值 注:单位为兆帕(MPa) 试验原理 采用无约束支撑,通过三点弯曲,以恒定的加载速率使试样破坏 在整个过醒中,测量随加在试样 上的载荷和试样的挠度或弯曲应变,确定弯曲强度、弯曲弹性模量以及弯曲应力与弯曲应变的关系 试验设备 5 5.1试验机 试验机应满足GB/T14462005第5章的规定,并按照JJG139的规定定期检定,其测力系统准 确度应为1.0级或优于1.0级 5.2测量仪器 采用精度不低于0.01mm的测量仪器,用于测量试样的宽度及厚度h 采用应变片或挠度计测 量弯曲应变或挠度 5.3试验装置 弯曲试验装置示意图见图1,加载压头和支座的宽度应大于试样的宽度,加载压头应将压力作用于 两支座中心,跨距应可调节 试验装置调节应满足如下要求 支座的圆角半径;厂 为2mm a b加载压头的圆角半径;试样厚度h<1mm时,r=2mm;试样厚度h>1mm时，ri=5mm; 加载压头和支座的硬度不小于55HRC,接触面无划痕和毛刺
GB/41049一2021 加载压头 试样 支座 标引符号说明: -跨距 -试样长度; 试样厚度 加载压头的圆角半径; 尸， 支座的圆角半径 图1试验装置 试样 6.1形状与尺寸 试样的形状与尺寸见图2,试样的形状与尺寸建议满足如下关系: 试样的跨距取:l4h24h,试样的长度需至少比支座跨距超出20%; b推荐试样的宽度取.h=10mm一15mm,推荐试样的长度取:/一0mm一100mm,并在报告 中注明 纤维铺层按0",45",90"等方向排列 图2试样形状与尺寸 6.2试样切割加工 试样经机械加工制得,所加工试样的主轴应平行或垂直于材料的主要方向轴 6.3试样检查 试样应平整无扭曲,无分层,表面清洁,边缘光滑 长度方向厚度均匀,且任一点的厚度不超过平均厚度 的士5% 在每个试样的中心及两边,取3个点测量试样的宽度,每个试样宽度的允许偏差为士0.2mm. 6.4试样数量 每组有效试样数量应不小于5个
GB/T41049一2021 状态调节 除另有规定外,状态调节应按G;B/T2918执行 试验过程 8 8.1试验环境 应符合GB/T14462005中第3章的规定 8.2试样尺寸的测量 测量试样取点位置见图3,在每个试样的中心及两边,取3个点分别测量试样的宽度和厚度,精确 至0.01mm,测量结果取3点的平均值 图3测量试样取点位置 8.3跨距 跨距选取;对标准试样,即试样厚度1mm3mm的试样,为避免层间剪切破坏,跨距在14h24h范围内适当选取偏大值 注2:对厚度h<1mm的试样,为使其载荷落在试验机许可的载荷容量范围内,跨距在14h24h范围内适当选取 偏小值 注3:在不同跨距与厚度比例下进行试验所获得的数据不能进行比较 8.4试样安装 标记试样受拉面,将试样对称地放在两支座上 必要时,在试样上表面与加载压头间放置薄片或淋 垫块,防止试样受压失效 使用应变片时,在试样下方跨距中央位置沿平行长度方向贴应变片;使用挠度计时,挠度计安置在 跨距的中央位置并与试样平面垂直 8.5试验速度 加载速率在1mm/min2mm/min之间,并保持恒定 8.6试验 通过位于跨距中点处的加载压头在试样宽度上均匀地施加载荷,直到试样破坏或载荷下降30% 记录破坏载荷以测定弯曲强度,记录载荷-挠度曲线或载荷-弯曲应变曲线以测定弯曲弹性模量
GB/41049一2021 8.7数据采集 记录整个试验过程的载荷值,以发生纤维破坏或者外层金属破坏等有效弯曲破坏为数据采集原则 试样呈层同剪切戳坏,有明显内部缺陷或在试样中间三分之-以外破坏的应予以作废 同批有败试验 结果不足5个时,应增加开展试验的样本数,使有效结果达到5个 8.8失效模式 纤维金属层板在该方法测试下,将会发生如下失效模式 可接受的弯曲失效模式: 1纤维破坏,见图4a) 外层金属破坏,见图4b) 22 不可接受的失效模式: b 1D 层间剪切失效,见图4c); 22 混合失效(包含层间剪切失效),见图4d). 纤维破坏 外层金属破坏 b 层间剪切失效 混合失效 图4失效模式 计算及结果表示 9.1载荷-挠度曲线 纤维金属层板在该方法测试下,典型的载荷-挠度曲线如图5所示 弯曲过程主要包括四个阶段，
GB/T41049一202 并在各个阶段有不同的曲线特征和失效行为 I为弹性段,该阶段基体纤维及金属均处于弹性阶段,弯 曲载荷与挠度呈近似的线性关系 I为塑性段,纤维层开始出现单丝断裂 为纤维破坏段,基体呈现 明显开裂 为分层破坏段,纤维层完全破坏,金属层与纤维层发生分层,层板完全失效 II 挠度/mm 图5弯曲失效的典型载荷-挠度曲线 9.2弯曲强度o，的计算 当一<0.1时,弯曲强度按式(1)计算 3PMl o1= 2b？ OM 当一>0.1时,弯曲强度按式(2)计算: 3PwL [4+(傻门 d 2bh 式中 弯曲强度,单位为兆帕(MPa); o P 最大载荷或破坏载荷,单位为牛顿(N) 跨距,单位为毫米(mm). 试宽度,单位为毫米(mm); b 试样厚度,单位为毫米(mm); o. 最大挠度,单位为毫米(mm) 9.3弯曲弹性模量E的计算 按照载荷-弯曲应变曲线计算时,弯曲弹性模量按式(3)计算 3PI .3 E 2bh'e 按照载荷-挠度曲线计算时,弯曲弹性模量按式(4)计算 PL" E一 o 4bh 式中 E -弯曲弹性模量,单位为兆帕(MIPa);
GB/41049一2021 -载荷-弯曲应变曲线初始直线段的载荷增量,单位为牛顿(N); 与载荷增量P对应的弯曲应变量; -与载荷增量P对应的挠度增量,单位为毫米(mm) 9.4每组试样的算术平均值、标准差计算 每组试样的算术平均值按式(5)计算,保留三位有效数字 京立 5 每组试样的标准差按式(6)计算,保留两位有效数字 lX，-x 6 式中 试样弯曲强度或弯曲弹性模量的算术平均值,单位为兆帕(MPa); x 试样的弯曲强度或弯曲弹性模量,单位为兆帕(MPa); -试样数 标准差,单位为兆帕MPa) 9.5数值修约 数值修约按照GB/T8170进行,弯曲强度修约到四位有效数字,标准差修约到三位有效数字,弯曲 弹性模量修约到三位有效数字 10试验报告 除非双方另有协议,试验报告应至少包括以下信息 试样的材料类别信息,包括试样纤维铺层取向和具体结构; aa 试验条件信息; b 所采用的文件编号; c d 使用仪器的型号及编号; 加载压头及支座的圆角半径; e 试样来源信息 试样的唯一性标识 g 试样制备的所有信息; h) 跨距; 对于发生弯曲失效的试样,给出具体失效模式,每个试样的弯曲强度值、弯曲弹性模量值及算 术平均值,应给出标准差; 对于未发生弯曲失效的试样,给出失效模式,每个试样的计算值及算术平均值,也可给出标 k 准差 报告日期及报告编号; ID m试验人员与审核人员签字

纤维金属层板弯曲性能试验方法GB/T41049-2021详解

纤维金属层板具有重量轻、高强度等特点，在航空制造、汽车制造、建筑工程等领域已经得到广泛应用。而纤维金属层板的弯曲性能则是评估其使用性能的一个关键指标。

GB/T41049-2021是一份关于纤维金属层板弯曲性能试验方法的标准，旨在规范纤维金属层板弯曲性能试验的测试方法和要求。

首先，GB/T41049-2021明确了纤维金属层板的试样制备要求。试样的尺寸、形状都必须符合标准规定，同时还要注意试样边缘的处理方式等因素。

其次，GB/T41049-2021详细描述了试验设备、试验过程和试验方法等多个方面。其中包括：弯曲试验机的选用、试验参数的设置、试验过程中的注意事项等等。

另外，GB/T41049-2021还对试验结果的评估方法进行了详细说明。在评估试验结果时需要考虑到多个因素，例如纤维金属层板的材料性能、试样尺寸、试验条件等等。

总之，GB/T41049-2021是一份关于纤维金属层板弯曲性能试验方法的标准文件，其规范了纤维金属层板弯曲性能试验的测试方法和要求，为纤维金属层板的生产和应用提供了重要的技术支持。

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