《乘用车碳纤维复合材料车门技术要求及试验方法》

ICS43.040.20

CCST38

团体标准

T/CSAExx－20xx

乘用车碳纤维复合材料车门技术要求及

试验方法

Technicalrequirementsandtestmethodsofcarbonfibercompositedoorsfor

passengervehicles

(报批稿)

在提交反馈意见时，请将您知道的该标准所涉必要专利信息连同支持性文件一并附

上。

20xx-xx-xx发布20xx-xx-xx实施

中国汽车工程学会发布

T/CSAExx－xxxx

乘用车碳纤维复合材料车门技术要求及试验方法

1范围

本文件规定了乘用车碳纤维复合材料车门的材料性能、外观、尺寸精度、零件性能的技术要求

和试验方法。

本文件适用于乘用车碳纤维复合材料车门的设计、生产和检测。

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。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/T1184形状和位置公差未注公差值

GB/T1447纤维增强塑料拉伸性能试验方法

GB/T1449纤维增强塑料弯曲性能试验方法

GB/T3365碳纤维增强塑料孔隙含量和纤维体积含量试验方法

GB/T3979物体色的测量方法

GB/T5258纤维增强塑料面内压缩性能试验方法

GB/T10125人造气氛腐蚀试验盐雾试验

GB/T10587盐雾试验箱技术条件

GB/T10592高低温试验箱技术条件

GB/T16422.1塑料实验室光源暴露试验方法第一部分：总则

GB/T30969聚合物基复合材料短梁剪切强度试验方法

GB/T39491汽车用碳纤维复合材料覆盖部件通用技术要求

T/CSAE50汽车外覆盖件抗凹性能测试标准

3术语和定义

GB/T39491中界定的以及下列术语和定义适用于本文件。

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T/CSAExx－xxxx

3.1

碳纤维复合材料车门carbonfibercompositedoors

以碳纤维复合材料为主体的车门，主要包括车门内板、车门外板、车门窗框、车门加强梁、车

门加强板和车门铰链等。

3.2

单向碳纤维复合材料unidirectionalcarbonfibercomposites

以树脂为基体，单向碳纤维为增强材料制成的复合材料。

3.3

碳纤维织物复合材料carbonfiberfabriccomposites

以树脂为基体，碳纤维织物为增强材料制成的复合材料。

3.4

A级面classAsurface

在零件最终使用状态下，能直接看到的外观表面。

3.5

B级面classBsurface

在零件最终使用状态下，不能直接看到但暴露的外观表面。

3.6

C级面classCsurface

除A、B级面以外的其他表面，通常是指由于装配等被隐藏或覆盖的表面。

3.7

过磨overgrinding

零件表层碳纤维被打磨损失而形成的纹理缺损的不良现象。

3.8

气泡bubble

零件表面出现的封闭型或开放型的球形空腔。

3.9

扭转刚度torsionalrigidity

2

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零件抵抗扭转弹性变形的能力。

3.10

抗凹dentresistance

在外部载荷作用下，车门抵抗凹陷挠曲和局部变形并保持形状的能力。

4技术要求

4.1材料性能要求

碳纤维复合材料层合板的制备工艺应与碳纤维复合材料车门保持一致。碳纤维复合材料层合板

的物理性能要求见表1。

表1材料性能要求

序号性能项单向碳纤维复合材料碳纤维织物复合材料

10o拉伸强度/MPa≥1700≥600

20o拉伸模量/GPa≥100≥50

390o拉伸强度/MPa≥40≥600

490o拉伸模量/GPa≥8≥50

50o压缩强度/MPa≥600≥450

60o压缩模量/GPa≥100≥45

790o压缩强度/MPa≥130≥450

890o压缩模量/GPa≥8≥45

9短梁剪切强度/MPa≥60≥45

10纤维体积含量/%≥45≥45

4.2外观

针对碳纤维纹理外露并喷涂清漆后的碳纤维复合材料车门，外观要求见表2。

表2外观要求

要求

序号缺陷名称

A级面B级面C级面

1漆裂纹不允许不允许/

2色差不允许不允许/

3纹理不符不允许不允许/

4纹理方向偏差≤8°≤8°≤8°

5划痕不允许不允许/

6缩印不允许轻微可接受/

7流痕、不干不允许不允许/

8抛光印、砂纸印数量≤1处数量≤2处且间距≥200mm/

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表2（续）

要求

序号缺陷名称

A级面B级面C级面

9毛刺、分层不允许不允许/

面积≤100mm2且数量≤2处且间面积≤100mm2且数量≤5处且间距

10过磨/

距≥150mm，仅在R角处允许≥100mm，仅在R角处允许

11露底不允许不允许/

直径≤1mm且数量≤3处且间距直径≤1mm且数量≤5处且间距

12气泡/

≥150mm≥100mm

直径≤0.5mm且数量≤3处且间直径≤0.5mm且数量≤5处且间距

13针孔、缩孔/

距≥150mm≥100mm

直径≤1mm且数量≤3处且间距直径≤1mm且数量≤5处且间距

14异色点/

≥150mm≥100mm

直径≤1mm且数量≤3处且间距直径≤1mm且数量≤5处且间距

15尘点、颗粒/

≥150mm≥200mm

注：A级面与B级面交界处按照A级面的要求；B级面与C级面交界处按照B级面的要求。

4.3尺寸精度

碳纤维复合材料车门的尺寸精度应符合产品设计图样要求；图样上未标注的，按GB/T1184的

规定执行。

4.4零件性能要求

碳纤维复合材料车门的零件性能应符合表3的规定。

表3零件性能要求

序号性能项要求

1外板抗凹变形量≤1mm，无回弹音

2扭转刚度最大变形量≤8mm

315°开启垂向刚度最大变形量≤12mm，残余变形量≤1mm

4全开启垂向刚度最大变形量≤12mm，残余变形量≤1mm

5横向刚度最大变形量≤4mm

6窗框中点侧向刚度最大变形量≤4mm

7窗台线刚度最大变形量≤4mm

8模态一阶扭转模态≥55Hz，一阶弯曲模态≥55Hz

9垂向过载耐久车门系统无明显变形（肉眼可见）、松旷、开裂、异响等现象

10横向过载耐久车门系统无明显变形（肉眼可见）、松旷、开裂、异响等现象

11开闭耐久车门系统无明显变形（肉眼可见）、松旷、开裂、异响等现象

试验后样件不得出现翘曲变形、裂纹、分层及其他影响使用功能的缺陷；

12耐高温性与试验前样件相比色差≤3；试验前后检查粘接、螺接或卡接等结构的装配

状态变化，不能出现松动、脱落等现象；试验后零件尺寸应满足设计要求

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T/CSAExx－xxxx

表3（续）

序号性能项要求

试验后样件不得出现翘曲变形、裂纹、分层及其他影响使用功能的缺陷；

13耐高低温交变与试验前样件相比色差≤3；试验前后检查粘接、螺接或卡接等结构的装配

状态变化，不能出现松动、脱落等现象；试验后零件尺寸应满足设计要求

14耐低温冲击试验后样件不得出现破裂

试验后样件不得出现翘曲变形、裂纹、分层及其他影响使用功能的缺陷；

15耐氙灯老化

与试验前样件相比，色差≤3，光泽残存率≥75%

16耐盐雾腐蚀性中性盐雾试验（NSS）240h后连接位置无锈蚀

5试验方法

5.1材料性能

5.1.1拉伸性能

拉伸性能按GB/T1447进行测试。

5.1.2压缩性能

压缩性能按GB/T5258进行测试。

5.1.3弯曲性能

弯曲性能按GB/T1449进行测试。

5.1.4短梁剪切强度

短梁剪切强度按GB/T30969进行测试。

5.1.5纤维体积含量

纤维体积含量按GB/T3365进行测试。

5.2外观

5.2.1光源、观察距离和时间

光源：在照明均匀、照度不小于1200lx的冷白光源，位于检验物体的上方120cm~200cm的距

离。

观察距离：500mm~700mm。

观察时间：模拟零件正常使用状态，视线停留在同一点的时间为1s~5s。

5.2.2目视检验

保持目视角度与缺陷在同一平面内，并变换不同的位置从前后侧和上下方对缺陷进行观察，观

察的角度为30°、45°和90°。

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5.2.3色差检测

色差检测按GB/T3979进行测试。

5.2.4点规检测

针对不规则的气泡、针孔、缩孔、异色点、尘点、颗粒等缺陷，在点规上找到大小相近的点，

以可覆盖缺陷的最小点规直径作为缺陷直径；针对过磨、划痕等缺陷，在点规上找到大小相近的线

径，以可覆盖缺陷的最小点规长度作为缺陷长度。

5.2.5直尺检测

测量时，直尺刻度的一边要紧靠缺陷，且不要歪斜；读数时，视线与尺面刻度边垂直，准确读

出缺陷长宽的测量结果。

5.3尺寸精度

用专用检具或三坐标进行检测，测量仪器的精度应高于测量尺寸公差带的1/10倍。

5.4零件性能

5.4.1外板抗凹

5.4.1.1试验装置

按照T/CSAE50试验装置的规定。试验装置台架包含加载机构、运动控制系统、传感器、数据

采集和处理系统。

加载机构自身沿加载方向应用足够刚性，加载机构的加载方向至少能沿着X、Y两个轴方向转

动。加载机构的总运行行程不小于200mm。加载机构最大能承受的载荷不低于2000N。

运动控制系统的控制方式应为载荷和位移的闭环控制。试验目标行程、加载范围、加/卸载方式

能预先定义，运动过程中速度、位移量应能准备控制，位移程序控制精度不低于10μm。

力传感器的量程不小于500N，精度不低于1N；位移传感器的量程不小于200mm，精度不低

于10μm。

数据采集和处理系统应采用专用采集设备和应用软件，载荷、位移数据采集频率不低于50Hz，

软件应能记录和保存载荷-位移曲线。

5.4.1.2试验约束

铰链按照装配要求安装在车门上，保留车门绕Z向转动自由度。通过铰链将车门安装在刚性试

验台上，铰链与试验台刚性锁死，如图1所示。

在锁扣位置用夹具对车门提供刚性支撑，全约束。

通过调整使车门与试验台平行，即铰链安装点与锁扣安装点所在的平面与试验台平行。

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位移传感器与加载装置安装在同一侧，并且保证测量方向与加载方向一致。

图1外板抗凹的约束方式及加载点

5.4.1.3试验加载

加载点选择车门外板刚性弱的3~5个点，垂直于加载测量位置中心点的外板切面向内板方向加

载。

加载装置通过直径100mm的刚性平头加载工装或者球面直径25.4mm的半球形加载工装进行加

载，加载工装应与加载测量位置重合。

加载测量前先对加载点施加5N的初始力，将位移传感器、力传感器清零，此位置设置为加载

测量零点。

从加载测量零点开始，通过加载装置完成以下加载测量：以50mm/min的加载速度加载至200N

后卸载，主观评价并记录外板有无明显回弹音；以20mm/min的加载速度加载至300N后卸载，记

录加载后测量位置的位移传感器读数。

5.4.1.4数据处理

通过试验给出力-位移曲线。给出测点残余变形。

5.4.2扭转刚度

5.4.2.1试验装置

按照T/CSAE50试验装置的规定。

5.4.2.2试验约束

通过车门铰链和门锁安装点，将车门内板朝下固定在试验台架上。

门锁安装点通过专用夹具与台架相连，车门铰链直接与台架相连，使这三个安装点在同一水平

面上，同时确保车门本体约束六个自由度。

安装位移传感器于加载点上方，确保加载力和测量点位移在同一条直线上。

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5.4.2.3试验加载

前门选择B柱一侧窗框上端拐角布置加载点，后门选择B柱和C柱窗框上端的拐角布置加载点，

取窗框凸台面内外拐角连线中点作为加载点，或窗框凸台面内外圆弧中间位置连线中点作为加载点，

如窗框拐角有其他形式，参考该方法确定加载点具体位置，并可根据实际情况适当调整位置。

垂直于通过加载点与窗框弧面相切的平面向外板方向加载。

预加载50N并保持30s后卸载，将力传感器和位移传感器清零，以20N为步长，加载到200N

后，按相同步长卸载到零。记录每一步加载和卸载后测量点的位移传感器读数。

5.4.2.4数据处理

根据记录的数据绘制载荷-位移曲线图。刚度K按式（1）计算：

K=F/Δs........................................................................(1)

式中：

K——刚度，N/mm；

F——加载目标值，N；

Δs——为加载达到达目标值时测点的位移，mm。

5.4.315°开启垂向刚度

5.4.3.1试验装置

按照T/CSAE50试验装置的规定。

5.4.3.2试验约束

将白车身固定在试验台架上，采用四个刚性支撑底座在千斤顶支撑位置，使车身处于水平位置，

并在车身四角用钢丝约束，车门按装配要求安装在白车身上，保留车门铰链绕Z向转动自由度。

将车门开启到15°位置，并用夹具定位车门。

在车门锁开口处安装垂向位移变化测量点，该测量点与加载点处于同一高度，并在该测量点安

装位移传感器。

5.4.3.3试验加载

加载装置处于卸载状态，将力传感器和位移传感器清零。

预加载200N并保持30s后卸载，将力传感器和位移传感器清零。

加载力沿Z向施加。加载目标值为1000N，以100N为步长梯级加载，每步加载后均卸载至零。

记录每步加载以及卸载至零后位移传感器读数。

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5.4.3.4数据处理

按照5.4.2.4数据处理的方法。

5.4.4全开垂向刚度

5.4.4.1试验装置

按照T/CSAE50试验装置的规定。

5.4.4.2白车身约束

将白车身安装在刚性试验台上，使白车身处于水平状态，刚性锁死。

车门按装配要求安装在白车身上，在锁扣位置用夹具对车门提供刚性支撑。

利用调整夹具调整车门与白车身角度为全开，保留车门铰链绕Z向转动自由度。

在车门锁开口处安装垂向位移变化测量点，该测量点与加载点处于同一高度，并在该测量点安

装位移传感器。

5.4.4.3单件约束

将铰链按装配要求安装在车门上，保留车门绕Z向转动自由度，通过铰链将车门安装在刚性试

验台上，铰链与试验台刚性锁死。

在锁扣位置用夹具对车门提供刚性支撑，兼具约束。

将车门全开启，保留车门绕Z向转动自由度。

在车门锁开口处安装垂向位移变化测量点，该测量点与加载点处于同一高度，并在该测量点安

装位移传感器；在锁扣位置用夹具引出加载点和测点，保证夹具对载荷的施加。

5.4.4.4试验加载

加载装置处于卸载状态，将力传感器和位移传感器清零。

预加载200N并保持30s后卸载，将力传感器和位移传感器清零。

加载力沿Z向施加。加载目标值1000N，以100N为步长梯级加载，每步加载后均卸载至零。

记录每步加载以及卸载至零后位移传感器读数。

5.4.4.5数据处理

按照5.4.2.4数据处理的方法。

5.4.5横向刚度

5.4.5.1试验装置

按照T/CSAE50试验装置的规定。

5.4.5.2试验约束

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将白车身安装在刚性试验台上，使白车身处于水平状态，刚性锁死。

车门按装配要求安装在白车身上，在锁扣位置用夹具对车门提供刚性支撑。

利用调整夹具调整车门与白车身角度为全开，保留车门铰链绕Z向转动自由度。

在车门锁开口处安装垂向位移变化测量点，该测量点与加载点处于同一高度，并在该测量点安

装位移传感器；在车门边缘安装垂向位移测量点。

5.4.5.3试验加载

加载方向为垂直于车门铰链与锁所在平面，向开门方向施加载荷。

加载装置处于卸载状态，将力传感器和位移传感器清零，预加载100N并保持30s后卸载，将

力传感器和位移传感器清零。

加载目标值100N，将力传感器和位移传感器清零，通过加载装置，从0N开始加载到100%载

荷，保持30s，记录位移传感器读数，将车门回到全开位置，记录位移传感器读数。

将力传感器和位移传感器清零，通过加载装置，从0N开始加载到120%载荷，保持30s，记录

位移传感器读数，将车门回到全开位置，记录位移传感器读数。

5.4.5.4数据处理

按照5.4.2.4数据处理的方法。

5.4.6窗框中点侧向刚度

5.4.6.1试验装置

按照T/CSAE50试验装置的规定。

5.4.6.2试验约束

铰链按装配要求安装在车门上，保留车门绕Z向转动自由度，通过铰链将车门安装在刚性试验

台上，铰链与试验台刚性锁死。

在锁扣位置用夹具对车门提供刚性支撑，全约束。

调整车门与试验台平行，即铰链安装点与锁扣安装点所在平面与试验台平行。

将力传感器和加力装置安装在垂直于加载点一侧，将位移传感器垂直安装在加载点上。

5.4.6.3试验加载

加载压头按需选择；加载点选择窗框中点，加载力沿Z向施加。

加载装置处于卸载状态，将力传感器和位移传感器清零，预加载20N并保持30s后卸载，将力

传感器和位移传感器清零。

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加载目标值100N，以20N为步长梯级加载，每步加载后均卸载至零。记录每步加载以及卸载

至零后位移传感器读数。

5.4.6.4数据处理

按照5.4.2.4数据处理的方法。

5.4.7窗台线刚度

5.4.7.1试验装置

按照T/CSAE50试验装置的规定。

5.4.7.2试验约束

把带铰链的车门安装在试验台，检查固定铰链的螺钉及螺栓正确安装扭矩，在车门门锁中心处

将车门固定在试验台架上，并使铰链轴线平面和试验平面平行。

试验设备加载装置固定在试验台架上，加载点为窗台中央位置，将力传感器和加力装置安装在

垂直于加载点一侧，将位移传感器垂直安装在加载点上。

5.4.7.3试验加载

先对车门加载40N的轴向力并保持30s后卸载，以消除安装间隙，将传感器和显示器清零。

以20N为步长加载，直到200N，并依次记录变形量；按相同步长卸载，依次记录变形量。

5.4.7.4数据处理

按照5.4.2.4数据处理的方法。

5.4.8模态

5.4.8.1试验装置

试验测量分析系统由试验激振系统、响应拾振系统以及模态分析处理系统等三大部分组成。其

中：试验激振系统包括：力锤，若使用激振器作为激励源则包括激振信号发生器、功率放大器和激

振器；响应拾振系统包括：加速度传感器、力传感器和数据采集系统。

5.4.8.2试验约束

模拟“自由-自由”边界条件，将闭合件用柔软的橡胶绳悬挂于吊架水平位置上，并确保其最高刚

体模态频率低于闭合件最低弹性体模态频率的10%，如图2所示。

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图2自由约束示意图

5.4.8.3试验加载

采用多点激振，多点响应的模态试验激振方式。

使用力锤激励时，激励方向应垂直车门所在平面，激励点选择高刚度内板对角位置；使用激振

器激励时，激励点选择高刚度内板下侧位置。

数据采集前端和计算机用网线连接，加速度传感器、力锤和数据采集前端连接，将力锤传感器

通道（或激振器阻抗头上的力的传感器通道）信号作为模态测试的参考通道。使用激振器时，测试

前端输出给功率放大器，激振器与功率放大器输出端口连接。

对测试通道进行设置，包括传感器通道、力通道，然后关联传感器与测量点。

先设置力锤的触发电压，然后进行量程设置，确定激励力后设置传感器的量程，防止测试过程

中传感器过载；使用激振器激励时同理进行量程设置。测试并记录各测点频响函数数据。

5.4.8.4数据处理

对闭合件各测点频响函数先进行集总平均，进行模态拟合，计算得到一阶扭转模态频率、一阶

弯曲模态频率、振型等模态参数。

5.4.9垂向过载耐久

5.4.9.1试验装置

按照T/CSAE50试验装置的规定。

5.4.9.2试验约束

将试验车辆举升固定，可以采用四个刚性支撑底座支撑试验样车，确保样车轮胎与刚性地面无

接触。试验时将车门开启到15°开度位置，用夹具定位车门，确保车门不会在测试过程中转动。

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5.4.9.3试验加载

加载位置为门锁处，加载方向Z向。

施加载荷为垂直向下500N，垂直向上250N；加载波形为正弦波，上下各加载一次记为一次循

环。

进行50000次垂向过载循环，最大循环频率为20次/min。

试验过程中，记录车门系统有无明显变形（肉眼可见）、松旷、开裂、异响等现象。

5.4.10横向过载耐久

5.4.10.1试验装置

按照T/CSAE50试验装置的规定。

5.4.10.2试验约束

将试验车辆举升固定，可以采用四个刚性支撑底座支撑试验样车，确保样车轮胎与刚性地面无

接触，试验时将车门开启到全开位置。

5.4.10.3试验加载

根据门锁到铰链中心位置距离L确定加载至门锁处的等效于163N·m扭矩的车门横向过载载荷

F。车门横向过载载荷F按式（2）计算：

F=163/L.......................................................................(2)

式中：

F——横向过载载荷，N；

L——门锁到铰链中心位置距离，m。

进行42000次耐久循环，其中玻璃全开位置和全关位置各21000次，最大循环频率为20次/min。

试验过程中，记录车门系统有无明显变形（肉眼可见）、松旷、开裂、异响等现象。

5.4.11开闭耐久

5.4.11.1试验约束

将试样安装在整车上进行试验，确保车门可以正常开闭。

5.4.11.2试验加载

前车门试验工况为：车窗全关状态下的外开工况和车窗全开状态下的内开工况，各工况分别进

行42000次试验，共计试验次数84000次。

后车门试验工况为：车窗全关状态下的外开工况和车窗全开状态下的内开工况，各工况分别进

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行21000次试验，共计试验次数42000次。

试验频率不超过6次/min，关闭速度控制在1.4m/s~1.6m/s。

试验过程中，记录车门系统有无明显变形（肉眼可见）、松旷、开裂、异响等现象。

5.4.12耐高温性

5.4.12.1试验设备

高低温试验箱应符合GB/T10592的规定。高低温试验箱的工作室内壁应由耐热且不易氧化和具

有一定强度的材料制成。保温材料应能耐高温并具有阻燃性能。试验箱应具有测温系统，并能够显

示温度数值，同时应设有观察窗和照明装置。

5.4.12.2试验步骤

试验前将样件在（23±2）℃、（50±3）%RH的条件下放置4h。

将样件模拟实际装车状态安装到夹具或固定装置上，放置于试验箱内。

在（80±2）℃试验箱中保存168h后，在（23±2）℃、（50±3）%RH标准环境下放置2h。

取出样件，观察是否出现翘曲变形、裂纹、分层及其他影响使用功能的缺陷，按GB/T3979评

价样件色差，测量评价样件尺寸。

5.4.13耐高低温交变

5.4.13.1试验设备

按照5.4.12.1中高低温试验箱的规定。

5.4.13.2试验步骤

试验前将样件在（23±2）℃、（50±3）%RH的条件下放置4h。

将样件模拟实际装车状态安装到夹具或固定装置上，放置于试验箱内。按表4进行循环试验。

表4耐高低温交变试验条件

循环条件

循环次数

步骤环境时间/h

1（80±2）℃3

2（23±2）℃、（50±3）%RH0.5

3（-40±2）℃3

4（23±2）℃、（50±3）%RH0.5

3

5（38±2）℃、（95±3）%RH16

6（23±2）℃、（50±3）%RH0.5

7（-40±2）℃3

8（23±2）℃、（50±3）%RH0.5

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T/CSAExx－xxxx

取出样件，观察是否出现翘曲变形、裂纹、分层及其他影响使用功能的缺陷，按GB/T3979评

价样件色差，测量评价样件尺寸。

5.4.14耐低温冲击性

5.4.14.1试验设备

按照5.4.12.1中高低温试验箱的规定。

5.4.14.2试验步骤

试验前将样件在（23±2）℃、（50±3）%RH的条件下放置4h。

将样件模拟实际装车状态安装到夹具或固定装置上，在（-40±2）℃试验箱环境下保存4h。

进行落球冲击试验，钢球重量500g，落球高度500mm。有条件的情况下在低温箱内进行，也

可以拿出低温箱后30s之内完成试验。

取出样件，观察是否出现破裂。

5.4.15耐氙灯老化

5.4.15.1试验设备

旋转式氙灯老化试验箱应符合GB/T16422.1的规定。