《纤维增强聚合物基复合材料层合板开孔压缩性能试验方法》征求意见稿

ICSXX.XXX.XX

XXX

团体标准

T/CSTMXXXXX-201X

纤维增强聚合物基复合材料层合板开孔压

缩性能试验方法

TestmethodforOpen-HoleCompressivePropertiesofFiberReinforced

PolymerMatrixCompositeLaminates

201X-XX-XX发布201X-XX-XX实施

中关村材料试验技术联盟发布

T/CSTMXXXXX-2019

纤维增强聚合物基复合材料层合板开孔压缩性能试验方法

1范围

本标准规定了聚合物基复合材料开孔压缩试验的试样、试样制备、试验设备与测量器具、试验环境、

试样状态调节、试验步骤、试验结果的计算和试验报告。

本标准适用于均衡对称纤维增强聚合物基复合材料层压板开孔压缩强度的测定。

2规范性引用文件

下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，仅所注日期的版本适用于本文

件。凡是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

GB/T3961纤维增强塑料术语

3试样

3.1试样形状和尺寸

试样的形状和尺寸见图1，对某些室温或高温下未发生破坏的聚合物基复合材料，应适当增加试样

长度，见表1。试件的未夹持段长度-宽度比也可能对结果产生影响，该比值应保持为2.7。推荐的试样

厚度为4mm，允许的范围为3～5mm。

注2

贴模面

公差说明：

1)对于方法A，上表面和下表面

的平行度为0.05mm，对于方

法B，平行度为0.02mm。

φ6.02)对于方法A，上下表面与表面

±0.06300C的垂直度为0.25mm，对于

±0.25方法B，垂直度为0.02mm。

3)孔不能有分层或其他损伤。

300±0.254)所有机械加工边的表面光洁

25.418.0度为0.8µm。

5)孔中心在长度方向的偏差小

于0.12mm，在宽度方向的偏

差小于0.05mm。

150

应变片

125

注1注2

36.0

±0.25

注：所有尺寸均为mm

图1试样形状和尺寸

1

T/CSTMXXXXX-2019

表1未发生破坏时的试样长度选择

试样长度/mm

材料

室温高温

碳纤维增强聚合物基复合材料/302

玻璃纤维增强聚合物基复合材料302304

聚酰亚胺纤维增强聚合物基303305

芳纶纤维增强聚合物基复合材料304306

3.2试样制备

试样制备按GB/T1446规定进行。钻孔时应避免在试样孔边缘劈丝和分层。

3.3试样数量

每组有效试样不少于5个。

4试验设备与测量器具

4.1试验机应符合GB/T1446中的规定。

4.2测量厚度时，若试样有不规则表面，如层压板的真空袋面，则用带有4～5mm公称直径球面接触面

的千分尺接触不规则表面，用千分尺的平测量面接触光滑表面。使用内径千分尺测量孔径，使用游标卡

尺测量试样宽度。仪器的精度应满足其最小读数在试样宽度和厚度尺寸的1%以内。

4.3在规定的扭矩范围内经过检定的扭矩扳手。

4.4用于应变测量的应变片、引伸计或非接触应变测量装置。

4.5环境试验箱应满足试验要求，经计量检定合格，并在有效期内。

4.6开孔压缩夹具见图1～图４。

2

T/CSTMXXXXX-2019

图1开孔压缩试验夹具示意图

位置和尺寸见图

20.04

(2)

1.5TYP2.5TYP

25.0TYP33.0

5TYP

16.8

36.5±0.25

16.580.0

R0.033.5

-2.0

8.5

21.8R2.5TYP10.0

R3.0YP可选)

100.0

10.0R6.0TYP

198.0

零件A(见图10)

零件B(见图10)0.8

15.0±0.12(1)

6.30.8

3.2

图2长夹板示意图

3

T/CSTMXXXXX-2019

20.0位置和尺寸见图4

(2)

80.0

6.0

36.512.3TYP

R3.0

3处

21.8

100.0

10.0110.0

零件A(见图10)

打毛刺零件B(见图10)

15.0±0.12(1)

6.3

3.2

图3短夹板示意图

图4支持板示意图

5试验条件

5.1试验环境条件

5.1.1实验室标准环境条件

实验室标准环境条件按照GB/T1446中的规定。

5.1.2非标准试验环境条件

5.1.2.1高温试验环境条件

首先将环境箱和试验夹具预热到规定的试验温度，然后将试样加热到规定的试样温度，并用与试样

4

T/CSTMXXXXX-2019

工作段直接接触的温度传感器加以校验，试件升温的时间不应超过5分钟。在试样达到试验温度后，对

干态试样，保温5min开始试验，对湿态试样，保温2min开始试验。试验过程中，试样温度保持在规

定试验温度±3℃范围内。

5.1.2.2低温试验环境条件

首先将环境箱和试验夹具冷却到规定的温度，然后将试样冷却到规定的试样温度，并用与试样工作

段直接接触的温度传感器加以校验，试件升温的时间不应超过5分钟。在试样达到试验温度后，保温

5min开始试验。试验过程中，试样温度保持在规定试验温度±3℃范围内。

5.2试样状态调节

5.2.1干态试样状态调节

试验前，试样在实验室标准环境条件下至少放置24h。

5.2.2湿态试样状态调节

试验前，应在规定的温度和湿度条件下使试样达到所要求的吸湿状态。

湿态试样状态结束后，应将试样用湿布（或棉纱、脱脂棉）包裹放入密封袋内，直至进行力学试验，

试样在密封袋内储存的时间不超过14天。

5.3应变计安装

如果需要，在其工作段两个表面对称位置（见图1）背对背地安粘贴应变片。

5.4引伸计的安装

如果要测量孔附近的应变响应，则在长夹持夹具的缺口处对试件的侧边安装一个或者两个引伸计。

6试验步骤

6.1试验前准备

6.1.1按GB/T1446规定检查试样外观，对每个试样编号。

6.1.2按6节的规定对试样进行状态调节。

6.1.3测量开孔处的试样宽度w，试样厚度h，孔径D和从孔边缘到试样最近一侧的距离f，厚度测量

精度为±0.01mm，其余均为±0.02mm。

6.1.4若使用非接触测量装置监控应变，则在测试前为试样制作散斑。

6.2试样安装

6.2.1方法A

6.2.1.1将试样安装在夹具中，使试验两端与夹具两端平齐，试样的孔位于夹具缺口的中心。拧紧与

支持板连接的4个螺栓（其余8对孔中不带螺栓），使试样的位置保持不动，保证夹具的支持板和长夹

板之间以及试样工作段和夹具的长夹板之间的间隙均不大于0.1mm，然后用扭矩扳手以7N·m±0.5N·m

拧紧4个螺栓。

6.2.1.2将试样——夹具组合件夹持于试验机夹头中（见图5），使其中心线与试验机夹头中心线保持

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T/CSTMXXXXX-2019

一致，夹持长度为40mm～50mm，推荐夹持长度为50mm。

6.2.2方法B

6.2.2.1将试样安装于试验夹具中，使试样机械加工的两端与夹具两端平齐，这可使试样的孔位于夹

具缺口的中心。拧紧全部12个螺栓，刚好使试样的位置保持不动，同时应保持夹具的支持板和长夹板

之间以及试样工作段和夹具的长夹板之间的间隙均不大于0.1mm。

短夹板

长夹板与短夹

板之间的间隙

左侧

试件

长夹板长夹板右侧

支撑板短夹板

0.05±0.05mm

0.002±0.002in

(2处)

试件右侧

短夹板

左侧

长夹板

长夹板

支撑板

用测隙规检测长夹板-试件的

楔形夹块间隙和长夹板-支撑板的间隙

（4块）

短夹板

图5试验方法A夹具示意图（液压夹持加载）

6.2.2.2用扭矩扳手以7N·m±0.5N·m拧紧12个螺栓，当采用7N·m的拧紧力矩不能得到可接受

的破坏模式时，可以增大拧紧力矩。

6.2.2.3将夹具放置于试验机的两个平台之间（见图6），使试验夹具的中心线与试验机夹头的中心线

保持一致。

6

T/CSTMXXXXX-2019

短夹板

加载平台

长夹板与短夹

板之间的间隙

左侧

试件右侧

长夹板长夹板

支撑板短夹板

0.05±0.05mm

0.002±0.002in

(2处)

试件右侧

短夹板

左侧

长夹板

长夹板

支撑板

用测隙规检测长夹板-试件的

间隙和长夹板-支撑板的间隙

加载平台

短夹板

图6试验方法B夹具示意图（端部加载）

6.3应变测量

如果要测量孔附近的应变响应，则在长夹持夹具的缺口处为试件的侧边安装一个或者两个引伸计，

如果要测量层压板的弹性模量，则在图1所示位置安装应变计。也可通过非接触光学测量装置测量应变

响应。

6.4试验

6.4.1以2mm/min的加载速度对试样连续加载，直到达到最大载荷，并且载荷从最大载荷下降30%为

止。记录载荷和位移数据。

6.4.2可接受的破坏模式是发生在孔边的破坏。应用表1中的三字符式的失效模式描述方法。代码的

第一个字符描述破坏类型，第二个字符描述破坏区域，最后一个字符描述破坏位置。本标准规定有效的

失效模式代码仅限于*GM，图7中给出了三种可接受的失效模式。

表1失效模式代码

第一个字母第二个字母第三个字母

破坏形状代码破坏区域代码破坏位置代码

角铺层A在夹持/加强片内I底部B

边缘分层D在夹持/加强处A上部I

离夹持/加强处

夹持/加强片GW左侧L

小于1倍宽度

横向L工作段G右侧K

多模式M多区域M中间M

纵向劈裂S多样V多样V

爆炸形X未知U未知U

其他O

7

T/CSTMXXXXX-2019

图7开孔压缩有效失效模式示意图

8试验结果的计算

8.1开孔压缩强度

按式（1）计算开孔压缩强度，结果保留三位有效数字。

p

σ=(1)

w×h

式中：

σ——开孔压缩强度，单位为兆帕（MPa）；

P——破坏前的最大力，单位为牛（N）；

w——开孔处的试样宽度，单位为毫米（mm）；

h——开孔处的试样厚度平均值，单位为毫米（mm）。

8.2开孔压缩模量

按式（2）计算开孔压缩模量，结果保留三位有效数字。

P−P

E=21(2)

x0.002bd

式中：

Ex——压缩模量，MPa[psi]；

P1——1000με处的载荷，单位为牛（N）；

P2——300με处的载荷，单位为牛（N）；

b——试件的平均的宽度，单位为（mm）；

d——试件的平均厚度，单位为（mm）。

8.2侧向弯曲百分比

按式（3）计算侧向弯曲百分比，结果保留三位有效数字。

8

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εf−εb

By=×100%(3)

εf+εb

式中：

正面传感器显示的应变，单位为毫米每毫米（）；

εf——mm/mm

背面传感器显示的应变，单位为毫米每毫米（）；

εb——mm/mm

试件弯曲百分比，。

By——%

εε

f推荐采用0.3%mm/mm，b推荐采用0.1%mm/mm。

8.3破坏应变

采用应变计和光学非接触方式可直接测得破坏应变，当采用引伸计时，如果材料的应力—应变响

应为线弹性时，可由式（3）算出破坏应变。

=

Ex×100

σ

ε

式中：

ε——破坏应变。

8.3统计

对于每一组试验，按GB/T1446的规定计算每一种测试性能的算术平均值、标准差和离散系数。

9试验报告

试验报告应包括下列内容：

a)本标准编号；

b)材料名称、牌号；

c)试样编号、尺寸及数量；

d)实际宽度-孔径比；

e)试验设备及仪器的型号、规格及计量情况；

f)试验环境温度、试样状态调节参数和结果；

g）使用的试验方法（A或B）。

h)与本标准的不同之处；

i)试验时出现的异常情况；

j)试验结果，包括：

1）每个试样的最大载荷值；

2）每个试样的压缩强度、弹性模量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。

k)试验人员、试验日期等。

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T/CSTMXXXXX—2019

前言

本标准按照GB/T1.1—2009给出的规则起草。

本标准由中国材料与试验团体标准委员会航空材料领域委员会提出。

本标准由中国材料与试验团体标准委员会航空材料领域委员会归口。

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纤维增强聚合物基复合材料层合板开孔压缩性能试验方法

1范围

本标准规定了聚合物基复合材料开孔压缩试验的试样、试样制备、试验设备与测量器具、试验环境、

试样状态调节、试验步骤、试验结果的计算和试验报告。

本标准适用于均衡对称纤维增强聚合物基复合材料层压板开孔压缩强度的测定。

2规范性引用文件

下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，仅所注日期的版本适用于本文

件。凡是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

GB/T3961纤维增强塑料术语

3试样

3.1试样形状和尺寸

试样的形状和尺寸见图1，对某些室温或高温下未发生破坏的聚合物基复合材料，应适当增加试样

长度，见表1。试件的未夹持段长度-宽度比也可能对结果产生影响，该比值应保持为2.7。推荐的试样

厚度为4mm，允许的范围为3～5mm。

注2

贴模面

公差说明：

1)对于方法A，上表面和下表面

的平行度为0.05mm，对于方

法B，平行度为0.02mm。

φ6.02)对于方法A，上下表面与表面

±0.06300C的垂直度为0.25mm，对于

±0.25方法B，垂直度为0.02mm。

3)孔不能有分层或其他损伤。

300±0.254)所有机械加工边的表面光洁

25.418.0度为0.8µ