碳纤维增强复合材料薄壁管件力学性能试验方法 第1部分 拉伸试验

ICS82.120

CCSQ23

中华人民共和国国家标准

GB/TXXXXX—XXXX

`

碳纤维增强复合材料薄壁管件力学性能试

验方法第1部分:拉伸试验

Testmethodsformechanicalpropertiesofthin-walledtubeofcarbonfiberreinforced

composite-Part1：tensiletesting

(点击此处添加与国际标准一致性程度的标识)

（征求意见稿）

XXXX-XX-XX发布XXXX-XX-XX实施

GB/TXXXXX—XXXX

前言

本文件按照GB/T1.1—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》的规定

起草。

本文件是GB/T《碳纤维增强复合材料薄壁管件力学性能试验方法》的第1部分。

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这些专利的责任。

本文件由全国宇航技术及其应用标准化技术委员会（SAC/TC425）提出并归口。

本文件起草单位：北京卫星制造厂有限公司、中国航天标准化研究所、西安航天复合材料研究所、

航天材料及工艺研究所、上海复合材料科技有限公司。

本文件主要起草人：XX、XX。

II

GB/TXXXXX—XXXX

碳纤维增强复合材料薄壁管件力学性能试验方法

第1部分:拉伸试验

1范围

本标准规定了碳纤维增强复合材料薄壁管件拉伸性能试验的试样、试验设备、试验条件、试验步

骤、计算、试验结果和试验报告等。

本标准适用于测定壁厚不大于1mm（公称外径小于50mm）的碳纤维增强复合材料薄壁管的拉伸强

度和模量。其他复合材料管也可参照使用。

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/T1446－2005纤维增强塑料性能试验方法总则

GB/T5349－2005纤维增强热固性塑料管轴向拉伸性能试验方法

3术语和定义

本文件没有需要界定的术语和定义。

4试验条件

4.1试验环境条件

4.1.1试验环境要求如下：

a)温度：（23±5）℃；

b)相对湿度：≤70%。

4.1.2仲裁试验时，环境条件要求如下：

a)温度：（23±2）℃；

b)相对湿度：（50±10）%。

4.2试验状态调节

4.2.1试验前，拉伸试样在4.1.1规定的试验环境条件下至少放置24h，并在相同环境下进行试验。

4.2.2仲裁试验时，压缩试样在4.1.2规定的试验环境条件下至少放置40h，并在相同环境下进行试验。

4.3试件测试状态

3

GB/TXXXXX—XXXX

试样拉伸性能试验示意图见图1。其中，转接夹具通过其上部的通孔及对中销与试验机连接，实现

试样的轴线与拉力方向重合；转接夹具与拉伸外套筒的接触面平面度不大于0.05mm，且能完全覆盖对

应的拉伸套筒接触面。转接夹具具体要求如下：

a)转接柱段直径Φ1应与相应试验设备匹配，一般不小于20mm；

b)对中销孔直径Φ2应与相应试验设备匹配；

c)夹具壁厚δ应与相应试验设备匹配，一般不小于10mm；

d)转接夹具内腔宽度M应不小于拉伸外套筒外径D52mm～5mm。

1——转接夹具；2——内套筒；3——拉伸外套筒；4——管件试样；5——胶层。

图1拉伸性能试验示意图

4.4加载速度

4.4.1测定拉伸强度时，加载速度为5mm/min，误差不超过20%；仲裁试验时，加载速度为2mm/min，

误差不超过20%。

4.4.2测定拉伸弹性模量时，加载速度为2mm/min，误差不超过20%。

5仪器设备

5.1试验机载荷相对误差不应超过±1%。

5.2机械式和油压式试验机使用吨位的选择，应使试样上的载荷落在满载的10%～90%范围内（尽量落

在满载的一边），且不应小于试验机最大吨位的4%。

5.3测量变形的仪器仪表相对误差不应超过±0.5%。

5.4试验设备应定期经具有相应资质的计量部门进行校准。

6试验试样

6.1试样型式及制备

6.1.1拉伸试样形式见图2，内，外套筒与管件试样采用胶接方式连接为一体，避免在压力作用下，管

件试样在夹持段内破坏或产生相对位移。

4

GB/TXXXXX—XXXX

1——内套筒；2——拉伸外套筒；3——管件试样；4——胶层。

图2拉伸试样型式

6.1.2制作拉伸试样时，按实际测试环境选取相应温度下剪切强度大于15MPa的胶粘剂，管件试样与

内、外套筒胶接间隙应为0.1mm～0.3mm。

6.1.3制作拉伸试样时，管件试样的内外表面胶接区域、内套筒的外表面胶接区域和拉伸外套筒的内腔

胶接区域应均匀涂刷一层胶粘剂，建议使用常温固化胶黏剂。

6.1.4拉伸试样端面与管件试样轴线垂直度应不大于0.05mm，两端拉伸套筒同轴度应不大于0.1mm。

6.2管件试样

6.2.1管件试样型式和尺寸形式见图3，表1。

D1——试样外径；d1——试样内径；L——有效测试段长度；l——夹持段长度。

图3管件试样型式

表1试样尺寸单位为毫米

有效测试段长度L两端夹持段长度l

试样内径d1小于20时，l为150±0.5；

≥100

试样内径d1为20～50时，l为100±0.3

注：推荐有效测试段范围为100mm~200mm。

6.2.2管件试样需从产品上直接截取，试样的材料、铺层方式应与对应产品状态一致。外观无机械损伤。

6.2.3管件试样应采用硬质合金刃具或砂轮片加工。加工时应防止试样产生分层、刻痕和局部挤压等机

械损伤。

6.2.4管件试样端面应平整，表面无损伤。

6.2.5管件试样两端端面平行度应不大于0.05mm，端面与轴线垂直度应不大于0.05mm。

6.2.6管件试样完成加工后，在两端面的四个等间隔处测量壁厚，取其余各点的平均值为平均壁厚，并

测量管件的内外径，并分别记录。

5

GB/TXXXXX—XXXX

6.3内套筒

6.3.1内套筒型式见图4，尺寸要求如下：

a)内套筒胶接段直径d2与管件试样内径d1单边配合间隙应为0.1mm～0.3mm；

b)胶接段H1与管件试样夹持段l相同；

c)内套筒壁厚不小于2mm；

d)配合高度h1为3mm～5mm；

e)装配段外径D2大于管件试样外径D12mm～6mm。

d2——内套筒胶接段直径；d3——内套筒内径；H1——胶接段；h1——配合高度；D2——装配段外径。

图4内套筒型式

6.3.2内套筒选用牌号为2A12的T4状态的铝合金制备，胶接前应进行表面处理。

6.4拉伸外套筒

6.4.1拉伸外套筒型式见图5，尺寸要求如下：

a)拉伸外套筒内径D3与管件试样外径单边配合间隙应为0.1mm～0.3mm；

b)胶接段H2与管件试样夹持段l相同；

c)配合面宽度b大于管件试样外径D15mm～10mm；

d)装夹段高度h3为拉伸外套筒总长的一半；

e)配合高度h2与内套筒配合高度h1相同；

f)装配段外径D4大于内套筒装配段外径D20.2mm～0.3mm；

g)拉伸外套筒外径D5大于管件试样外径D110mm～15mm；

h)拉伸外套筒与转接夹具接触面平面度应不大于0.05mm。

6

GB/TXXXXX—XXXX

D3——拉伸外套筒内径；H2——胶接段；b——配合面宽度；h3——装夹段高度；h2——配合高度；D4——装配段

外径；D5——拉伸外套筒外径。

图5拉伸外套筒型式

6.4.2拉伸外套筒选用牌号为2A12的T4状态的铝合金制备，胶接前需进行表面处理。

6.5试样数量

每组试样不少于五件，并保证同批有五件有效试样。

7试验步骤

7.1试样型式及制备按6.1的规定执行，将合格试样编号，尺寸采用6.2.6中的测试结果。

7.2试验状态调节按4.2的规定执行。

7.3在试样有效测试段三个不同截面的位置上，分别测量相互垂直的两个方向上外径，取其平均外径并

记录。

7.4安装试样，将装好试样的夹持装置安装在试验机的两夹头间。安装时，应使试样轴线与试验机上、

下夹头的中心线对准。

7.5测定拉伸弹性模量时，有自动记录装置可连续加载，否则应分级加载。采用分级加载时，分级应不

少于五级，施加的最大载荷不应超过材料的弹性变形范围，记录各级载荷及相应的变形值。

7.6测定拉伸强度时，对试样施加均匀、连续的载荷直至破坏。加载速度按4.4的规定执行。记录破坏

载荷（或最大载荷）与试样的破坏情况。

8数据处理

拉伸强度、模量的计算方法按GB/T5349-2005中第4.4节规定执行。

8.1轴向拉伸强度σt按公式（1）计算。

F

σ．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．（1）

tπ()Dtt

式中：

σt——轴向拉伸强度，MPa；

7

GB/TXXXXX—XXXX

F——破坏载荷（或最大载荷），N；

D——试样平均外径，mm；

t——试样平均壁厚，mm。

8.2轴向拉伸弹性模量Et按公式（2）计算。

LΔF

Eo．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．（2）

tπ()DttΔL

式中：

Et——轴向拉伸弹性模量，GPa；

Lo——仪表测量标距，mm；

ΔF——材料弹性范围内的载荷增量，N；

ΔL——与ΔF对应Lo内的变形增量，mm。

9试验结果

9.1试验结果有效性判定

9.1.1在试验中试样与内、外套筒发生脱粘，应予作废。

9.1.2其他非有效测试段破坏的情况，该试样为无效试样。

9.1.3同批有效试样不足五件时，应重新做试验。

9.2试验结果计算

试验结果的算术平均值、标准差和离散系数按GB/T1446－2005中第6章的规定执行。

10试验报告

试验报告一般应包括下列项目：

a)试验项目名称及执行标准号；

b)试样来源及制备情况，材料品种及规格；

c)试样编号、形状、尺寸、外观质量及数量；

d)试验温度、相对湿度及试样状态调节；

e)试验设备及仪器仪表的型号及使用情况等；

f)试验结果：给出每个试样的性能值（必要时，给出每个试样的破坏情况）、算术平均值、标准

差及离散系数；

g)试验人员、日期及其他。

8

GB/TXXXXX—XXXX

目次

前言...........................................................................II

1范围................................................................................3

2规范性引用文件......................................................................3

3术语和定义..........................................................................3

本文件没有需要界定的术语和定义。......................................................3

4试验条件..........................................................................3

5仪器设备..........................................................................4

6试验试样..........................................................................4

7试验步骤..........................................................................7

8数据处理..........................................................................7

9试验结果..........................................................................8

10试验报告........................................................................8

I

GB/TXXXXX—XXXX

碳纤维增强复合材料薄壁管件力学性能试验方法

第1部分:拉伸试验

1范围

本标准规定了碳纤维增强复合材料薄壁管件拉伸性能试验的试样、试验设备、试验条件、试验步

骤、计算、试验结果和试验报告等。

本标准适用于测定壁厚不大于1mm（公称外径小于50mm）的碳纤维增强复合材料薄壁管的拉伸强

度和模量。其他复合材料管也可参照使用。

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/T1446－2005纤维增强塑料性能试验方法总则

GB/T5349－2005纤维增强热固性塑料管轴向拉伸性能试验方法

3术语和定义

本文件没有需要界定的术语和定义。

4试验条件

4.1试验环境条件

4.1.1试验环境要求如下：

a)温度：（23±5）℃；

b)相对湿度：≤70%。

4.1.2仲裁试验时，环境条件要求如下：

a)温度：（23±2）℃；

b)相对湿度：（50±10）%。

4.2试验状态调节

4.2.1试验前，拉伸试样在4.1.1规定的试验环境条件下至少放置24h，并在相同环境下进行试验。

4.2.2仲裁试验时，压缩试样在4.1.2规定的试验环境条件下至少放置40h，并在相同环境下进行试验。

4.3试件测试状态

3

GB/TXXXXX—XXXX

试样拉伸性能试验示意图见图1。其中，转接夹具通过其上部的通孔及对中销与试验机连接，实现

试样的轴线与拉力方向重合；转接夹具与拉伸外套筒的接触面平面度不大于0.05mm，且能完全覆盖对

应的拉伸套筒接触面。转接夹具具体要求如下：

a)转接柱段直径Φ1应与相应试验设备匹配，一般不小于20mm；

b)对中销孔直径Φ2应与相应试验设备匹配；

c)夹具壁厚δ应与相应试验设备匹配，一般不小于10mm；

d)转接夹具内腔宽度M应不小于拉伸外套筒外径D52mm～5mm。

1——转接夹具；2——内套筒；3——拉伸外套筒；4——管件试样；5——胶层。

图1拉伸性能试验示意图

4.4加载速度

4.4.1测定拉伸强度时，加载速度为5mm/min，误差不超过20%；仲裁试验时，加载速度为2mm/min，

误差不超过20%。

4.4.2测定拉伸弹性模量时，加载速度为2mm/min，误差不超过20%。

5仪器设备

5.1试验机载荷相对误差不应超过±1%。

5.2机械式和油压式试验机使用吨位的选择，应使试样上的载荷落在满载的10%～90%范围内（尽量落

在满载的一边），且不应小于试验机最大吨位的4%。

5.3测量变形的仪器仪表相对误差不应超过±0.5%。

5.4试验设备应定期经具有相应资质的计量部门进行校准。

6试验试样

6.1试样型式及制备

6.1.1拉伸试样形式见图2，内，外套筒与管件试样采用胶接方式连接为一体，避免在压力作用下，管

件试样在夹持段内破坏或产生相对位移。

4

GB/TXXXXX—XXXX

1——内套筒；2——拉伸外套筒；3——管件试样；4——胶层。

图2拉伸试样型式

6.1.2制作拉伸试样时，按实际测试环境选取相应温度下剪切强度大于15MPa的胶粘剂，管件试样与

内、外套筒胶接间隙应为0.1mm～0.3mm。

6.1.3制作拉伸试样时，管件试样的内外表面胶接区域、内套筒的外表面胶接区域和拉伸外套筒的内腔

胶接区域应均匀涂刷一层胶粘剂，建议使用常温固化胶黏剂。

6.1.4拉伸试样端面与管件试样轴线垂直度应不大于0.05mm，两端拉伸套筒同轴度应不大于0.1mm。

6.2管件试样

6.2.1管件试样型式和尺寸形式见图3，表1。

D1——试样外径；d1——试样内径；L——有效测试段长度；l——夹持段长度。

图3管件试样型式

表1试样尺寸单位为毫米

有效测试段长度L两端夹持段长度l

试样内径d1小于20时，l为150±0.5；