ICS 83.120 CCS Q 23 团 体 标 准 T/CSTM 00482—2022 纤维增强聚合物基复合材料 层合板 短梁强度 试验方法 Test method for short-beam strength of fiber reinforced polymer matrix composite laminate s 2022-06-30发布 2022-09-30 实施 中关村材料试验技术联盟 发布 CSTMhQÆSÑ^Ou( 全国团体标准信息平台 CSTMhQÆSÑ^Ou(全国团体标准信息平台 T/CSTM 00482-2022 I 前 言 本文件参照GB/T 1.1—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》 给出的 规则起草。 请注意本文件的某些内容有可能涉及专利。本文件的发布机构不承担识别这些专利的责任。 本文件由中国材料与试验团体标准委员会航空材料领域委员会（ CSTM/FC53 ）提出。 本文件由中国材料与试验团体标准委员会航空材料领域委员会（ CSTM/FC53 ）归口。 CSTMhQÆSÑ^Ou( 全国团体标准信息平台 CSTMhQÆSÑ^Ou(全国团体标准信息平台 T/CSTM 00482-20 22 1 纤维增强聚合物基复合材料 层合板短梁强度 试验方法 1 范围 本文件规定了纤维增强聚合物基复合材料 层合板短梁强度试验的试验设备、试样、试验条件、试验 步骤、试验结果计算和试验报告等。 本文件适用于碳纤维、玻璃纤维、芳纶纤维 等纤维增强聚合物基复合材料层合板短梁强度的 测定。 2 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/T 1446 纤维增强塑料性能试验方法总则 GB/T 3961 纤维增强塑料术语 3 术语和定义 GB/T 3961 界定的术语和定义适用于本文件。 4 方法概述 在试验机上对矩形对称层合板试样采用三点弯曲方式进行加载，引发试样层间剪切、非弹性变形等 失效模式 ，从而获得试样的短梁强度。 5 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/T 1446 的规定。 5.2 环境箱 环境箱的 温度控制在所规定温度的± 3℃范围内 ，温度均匀度 ±3℃，经计量检定 合格，并在有效期 内。 5.3 试验加载装置 试验夹具 示意图如图 1所示，试验夹具加载头半径 R为3mm，支座半径 r为1.5mm，加载头和支座 的长度至少应超出试样宽度 4mm，硬度满足（ 40～45）HRC；表面应精细打磨，不应有凹痕和毛刺，并 应去除所有锐边 。 CSTMhQÆSÑ^Ou( 全国团体标准信息平台 T/CSTM 00482-2022 2 标引序号说明： 1——加载头 ； 2——支座 ； 3——试样 ； l——跨距； R——加载头半径； r——支座半径。 图1 短梁强度加载装置示意图 6 试样 6.1 试样形状和尺寸 采用直条形试样，试样的形状 如图2所示。试样 厚度 h一般为2mm～6mm，宽度为3h，长度为6h， 推荐试样 厚度见表 1。 图2 试样形状 表1 推荐试样厚度 材料类型 厚度 h mm 碳纤维增强复合材料 2～3 玻璃纤维增强复合材料 2～3 芳纶纤维增强复合材料 5～6 6.2 试样制备 试样制备 应符合GB/T 1446 的规定， 推荐使用水润滑的砂轮切割、 铣切或磨削， 得到试样最终尺寸。 CSTMhQÆSÑ^Ou( 全国团体标准信息平台 T/CSTM 00482-20 22 3 6.3 试样数量 每组至少 5个有效试样。 7 试验条件 7.1 试验环境条件 7.1.1 实验室标准环境条件 温度：（23±2）℃；相对湿度： （50±10）%。 7.1.2 非实验室标准环境条件 7.1.2.1 高温试验 首先将环境箱和试验夹具预热到规定的温度， 在试验过程中， 每一根试样单独进入环境箱 进行试验， 采用热电偶监控试样工作段表面的温度。对于干态试样，当试样达到试验温度后 ，保温（5～10）min 开始试验；对于湿态试样，在试样达到试验温度后，保温 （2～3）min开始试验。试验中试样温度 应保 持在规定试验温度的 3℃范围内。 7.1.2.2 低温（低于零度）试验 首先将环境箱和试验夹具预热到规定的温度， 在试验过程中 ， 每一根试样单独进入环境箱进行 试验， 采用热电偶监控试样工作段表面的温度。对于干态试样，当试样达到试验温度后，保温 （5～10）min 开始试验，试验中试样温度 应保持在规定试验温度的 3℃范围内。 7.2 试样状态调节 7.2.1 干态试样状态调节 试验前，试样 应在实验室标准环境条件至少放置 24h。 7.2.2 湿态试样状态调节 7.2.2.1 试验前，应在规定的温度和湿 度条件下使试样达 到规定的吸湿 状态。一般推荐的吸湿方式为： 在（71±5）℃去离子水中浸泡 （336±6） h，采用其他吸湿方式应在报告中注明 。 7.2.2.2 湿态试样状态调节结束后，应将试样用湿布（纱布或脱脂棉）包裹 放入密封袋内，直 至进行 力学试验，试样在密封袋内的储存时间应不超过 14d。 8 试验步骤 8.1 试验前准备 8.1.1 按GB/T 1446的规定进行试样外观检查，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 在状态调节后，测量并记录试样中 间截面的宽度 w和厚度 h，精确到0.01mm。 8.2 试验 CSTMhQÆSÑ^Ou( 全国团体标准信息平台 T/CSTM 00482-2022 4 8.2.1 调整跨距， 对于碳纤维和玻璃纤维增强复合材料使跨厚比（跨距 /试样厚度比）为 4：1，对于 芳纶纤维增强 聚合物基 复合材料使跨厚比为 3：1。跨距精确到0.3mm。 8.2.2 将试样放入试验夹具中，试样贴模面与支座接触，试样相对加载线对称放置，使其长轴与加载 头和支座垂直。 8.2.3 按1mm/min的加载速率对试样连续加载，直到试样破坏，若加载头的位移超过试样厚度，试样 未破坏，则停止试验，试验数据无效。 8.2.4 记录试样的破坏模式和破坏区域，典型的破坏模式如图 3所示。 图3 短梁强度典型 破坏模式 9 试验结果计算 9.1 短梁强度 短梁强度 按公式（1）计算，结果保留三位有效数字。 h wP sbs43max …………… …………………………………（ 1） 式中： sbs ——短梁强度 ，单位为兆帕（ MPa）； maxP ——最大载荷， 单位为牛顿（ N）； w——试样宽度，单位为毫米（ mm）； h——试样厚度 ，单位为毫米（ mm）。 9.2 统计 对于每一组试验，按 GB/T 1446的规定计算 短梁强度 的平均值、标准差 和离散系数。 a) 层间剪切 b) 非弹性变形 c) 弯曲 压缩 拉伸 CSTMhQÆSÑ^Ou( 全国团体标准信息平台 T/CSTM 00482-20 22 5 10 试验报告 试验报告一般包括下列内容： a) 本文件编号； b) 材料名称、牌号 ； c) 试样编号、尺寸及数量 ； d) 试验设备及仪器的型号、规格及计量情况 ； e) 试验环境温度、试样状态调节参数及结果 ； f) 与本文件的不同之处 ； g) 试验时出现的异常情况 ； h) 试验结果，包括： 1) 每个试样的最大载荷值； 2) 每个试样的短梁强度及样本的算术平均值、标准差和离散系数； 3) 每个试样的失效模式。 i) 试验人员、试验 日期等。 CSTMhQÆSÑ^Ou( 全国团体标准信息平台 T/CSTM 00482-2022 6 附 录 A （资料性） 本文件负责起草单位：中国航发北京航空材料研究院。 本文件参与起草单位： 中国航空制造技术研究院、中国直升机设计研究所 。 本文件主要起草人： 王海鹏、陈新文、钟翔屿、何志平、邓立伟、 马丽婷、 王雅娜、王翔、杨洋。 CSTMhQÆSÑ^Ou( 全国团体标准信息平台