《纤维增强聚合物基复合材料层合板拉伸性能试验方法》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

拉伸性能试验方法

TestMethodforTensilePropertiesofFiberReinforcedPolymerMatrix

CompositeLaminates

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拉伸性能试验方法

1范围

本标准规定了聚合物基复合材料拉伸试验的试样、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拉伸性能的测定。

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。推荐的试样几何尺寸见表1。

制图注释：

在以下条件下，依据ANSIY14.5M-1982说明制图；

以毫米为单位的所有有小数的尺寸的公差依下列各项：

无小数.×.××

±3±1±.3

所有角度的公差为：±.5°；

铺层方向方位公差为：相对于基准面-A-±.5°；

加工边缘最终的粗糙度不能超过1.6（依据ASAB46.1，粗糙度以微米为单位）；

由以下提供的数据，适用于所示绘图区的所有范围：材料、铺层、相对于-A-的铺层方向基准、总长、标

距、试件厚度、加强片材料、加强片厚度、加强片长度、加强片锥面角度、加强片粘合剂。

粘合剂不能在试件上结块。

图2拉伸试验试样图（SI）

图1试样形状和尺寸

3.2试样制备

1

T/CSTMXXXXX-2019

试样制备按GB/T1446规定进行。通过水润滑的精确砂轮切割、铣切或磨削，得到试件最终尺寸，

应避免由于不适当的加工方法而引起切口、划痕、粗糙、不平的表面或者分层。高温（≥240℃）环境

下测试的0°单向复合材料建议采用0°本体材料制备加强片。

表1推荐的拉伸试件几何尺寸A

纤维宽度总长度最小厚度加强片长度加强片厚度加强片倒角

方向mmmmmmmmmm︒

单向0°152501.0561.57-90

单向90°251752.0——7-90

对称均衡252502.05627-90

随机不连续252502.0—27-90

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用带有4～5mm公称直径双球面接触面的千分尺测量试样厚度，用带有平测量头的千分尺测量试

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通过应变片、引伸计或非接触光学测量装置测量应变。

4.4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。

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

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。

2

T/CSTMXXXXX-2019

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（面纱或脱脂棉）包裹放入密封袋内，直至进行力学试验，

试样在密封袋内储存的时间应不超过14天。

5.3应变计安装

如需要，每组试样中选择1个试样，在其工作段中心两个表面对称位置背对背地安装引伸计或粘贴

应变片，并计算试样的弯曲百分比：

εf−εb

By=×100%(4)

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——%

若弯曲百分比不超过3%，则同组的其他试样可使用单个传感器。若弯曲百分比大于3%，则同组所

有试样均应背对背安装引伸计或粘贴应变计，试样的应变取两个背对背引伸计或对称应变计测得应变的

算术平均值。

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在工作段内三个不同的位置由A=w×h确定试件的面积，取以上三个位置测量面积的平均值，精

确至0.01mm。

6.1.4若采用非接触光学测量装置测量应变，应在尺寸测量前在试样工作段表面制斑。

6.2试样安装

将试样对中夹持于试验机夹头中，推荐使用液压夹头，试样的中心线应与试验机夹头的中心线保持

一致。应采用合适的夹头夹持力，以保证试样在加载过程中不打滑且不对试样造成损伤，夹持90°单向

拉伸试样时，建议在试样表面衬垫120目砂布，砂粒朝外。

6.3试验

3

T/CSTMXXXXX-2019

6.3.1对于在试验室标准环境下进行的试验，按5.1.1的规定进行；而对于在非实验室标准环境条件下进

行的试验，则按5.1.2的规定进行。

6.3.2将试样放入试验机夹头中，确保试件的纵轴与试验方向一致，夹紧夹头。

6.3.3若采用电阻应变计测量应变，高温湿态试样应在状态调节前粘贴应变计，其他试验状态的试样应

在状态调节后粘贴应变计，应变计的有效长度应大于机织物的重复单元。若采用引伸计，将引伸计安装

到试件上；若采用非接触光学测量装置测量应变，则应设置好镜头位置、光源和光圈等。

6.3.4以2mm/min的加载速率对试样连续加载，直到试样破坏，记录载荷、位移和应变数据。

6.3.5记录试样的破坏模式和破坏区域，选用基于三部分破坏模式代码的描述方法，该代码见图3。

第1个字母第2个字母第3个字母

破坏类型代码破坏区域代码破坏部位代码

倒角A夹持/加强片内I底部B

边缘分层D夹持/加强片A顶部T

夹持/加强片G距离夹持/加强片左侧L

W

横向L小于1倍宽度右侧R

多模式M（xyz）工作段G中间M

纵向劈裂S多处M可变的V

爆炸X可变的V未知U

其他O未知U

图3拉伸试验破坏代码/典型模式

7试验结果的计算

7.1拉伸强度

按式（1）计算拉伸强度，结果保留三位有效数字。

Ftu=Pmax/A(1)

式中：

Ftu——极限拉伸强度，单位为兆帕（MPa）；

Pmax——破坏前最大力，单位为牛（N）；

A——8.1.3节得到的平均横截面积，单位为平方毫米（mm2）。

7.2拉伸模量

从表2中选择用来计算弹性模量的应变范围，对低于6000µε破坏的材料，建议使用的应变范围为

极限应变的25%～50%。应力—应变曲线在所选的应变范围内应为线性，按式（2）计算弦向模量，结

4

T/CSTMXXXXX-2019

果保留三位有效数字。

表2弦向模量计算应变范围

拉伸弹性模量计算纵向应变范围

起点，µε终点，µε

10003000

E=∆σ/∆ε(8)

式中：

E——拉伸弹性模量，单位为GPa；

∆σ——表2中两个应变点之间拉伸应力的差值，单位为兆帕（MPa）；

∆ε——表2中两个应变点之间应变的差值（通常取0.002）。

7.3泊松比

ε

根据7.2确定用于计算泊松比的纵向应变范围，确定横向应变t以及测量应变范围端点的两个纵向

ε

应变l。如果在确定的应变范围末点没有数据，则使用与之最接近的已有数据的点。用公式(9)计算并

记录泊松比到三位有效数字，同时记录所用的应变范围。

ν=−∆εt/∆εl(9)

式中：

ν——泊松比；

两个纵向应变点之间横向应变的差值，；

∆εt——µε

两个纵向应变点之间纵向应变的差值（名义上取或）。

∆εl——0.0010.002

7.4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。

8检测报告

a)本标准编号；

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、试样状态调节参数和结果；

f)与本标准的不同之处；

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；

5

T/CSTMXXXXX-2019

2）每个试样的拉伸强度、弹性模量、泊松比（如需要）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。

6

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。

I

T/CSTMXXXXX-2019

纤维增强聚合物基复合材料层合板拉伸性能试验方法

1范围

本标准规定了聚合物基复合材料拉伸试验的试样、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拉伸性能的测定。

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。推荐的试样几何尺寸见表1。

制图注释：

在以下条件下，依据ANSIY14.5M-1982说明制图；

以毫米为单位的所有有小数的尺寸的公差依下列各项：

无小数.×.××

±3±1±.3

所有角度的公差为：±.5°；

铺层方向方位公差为：相对于基准面-A-±.5°；

加工边缘最终的粗糙度不能超过1.6（依据ASAB46.1，粗糙度以微米为单位）；

由以下提供的数据，适用于所示绘图区的所有范围：材料、铺层、相对于-A-的铺层方向基准、总长、标

距、试件厚度、加强片材料、加强片厚度、加强片长度、加强片锥面角度、加强片粘合剂。

粘合剂不能在试件上结块。

图2拉伸试验试样图（SI）

图1试样形状和尺寸

3.2试样制备

1

T/CSTMXXXXX-2019

试样制备按GB/T1446规定进行。通过水润滑的精确砂轮切割、铣切或磨削，得到试件最终尺寸，

应避免由于不适当的加工方法而引起切口、划痕、粗糙、不平的表面或者分层。高温（≥240℃）环境

下测试的0°单向复合材料建议采用0°本体材料制备加强片。

表1推荐的拉伸试件几何尺寸A

纤维宽度总长度最小厚度加强片长度加强片厚度加强片倒角

方向mmmmmmmm