《汽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

汽车碳纤维复合材料车门技术要求及试验

方法

Technicalrequirementsandtestmethodsofautomotivedoorsofcarbonfiber

reinforcedplastic

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

汽车碳纤维复合材料车门技术要求及试验方法

1范围

本文件规定了汽车碳纤维复合材料车门的材料性能、外观及尺寸、零件性能试验方法和的要求。

本文件适用于汽车碳纤维复合材料车门的材料选择、性能要求和试验方法。

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/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/T26752聚丙烯腈基碳纤维

GB/T28461碳纤维预浸料

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

SAEJ2527使用可控发光氙弧设备进行车辆外饰材料加速暴露性能要求标准（PerformanceBased

StandardforAcceleratedExposureofAutomotiveExteriorMaterialsUsingAControlledIrradiance

Xenon-ArcApparatus）

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。

3.1

碳纤维复合材料车门carbonfibercompositedoors

2

T/CSAExx－xxxx

以碳纤维复合材料为主体进行制造的汽车车门，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

以环氧树脂为基体，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

以环氧树脂为基体，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

橘皮orangepeel

漆膜或单涂层呈现似橘子表面纹理的外观。

3.8

抛光印polishingmark

油漆漆膜表面因抛光留下的细小的局部堆积的可见条纹。

3.9

砂纸印sandpaperprinting

油漆漆膜表面有因打磨留下的砂纸痕迹。

3.10

3

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过磨overgrinding

制品表层碳纤维被打磨损失而形成的纹理缺损的不良现象。

3.11

气泡bubble

复合材料制品表面出现的封闭型或开放型的球型空腔。

3.12

扭转刚度torsionalrigidity

零件抵抗扭转弹性变形的能力。

3.8

抗凹性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总体要求

碳纤维复合材料车门的技术要求包括材料性能要求、外观要求、尺寸精度要求、刚强度和模态

要求、耐久要求、环境试验要求。

4.2材料性能要求

推荐的碳纤维复合材料的材料性能要求见表1。

表1材料性能要求

序号单向碳纤维复合材料碳纤维织物复合材料

性能项试验方法

（T700级碳纤维）（T300级碳纤维）

10o拉伸强度/MPa≥1700≥6005.1.1

20o拉伸模量/GPa≥100≥505.1.1

390o拉伸强度/MPa≥40≥6005.1.1

490o拉伸模量/GPa≥8≥505.1.1

50o压缩强度/MPa≥600≥4505.1.2

60o压缩模量/GPa≥100≥455.1.2

790o压缩强度/MPa≥150≥4505.1.2

890o压缩模量/GPa≥10≥455.1.2

90o弯曲强度/MPa≥1000≥6005.1.3

100o弯曲模量/GPa≥90≥455.1.3

11短梁剪切强度/MPa≥60≥455.1.4

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12纤维体积含量/%≥50≥505.1.5

4.3外观要求

针对带碳纤维纹理并喷涂清漆后的车门，推荐的外观要求见表2。

表2外观要求

要求

序号缺陷名称试验方法

A级面B级面C级面

1漆裂纹不允许不允许/5.2.1

2色差不允许不允许/5.2.1

单一平面轻微允许，要求

5.2.1和

3乱纹不允许乱纹面积≤10mm2且数量/

5.2.2

≤2

纹理方向

4≤8°≤8°≤8°5.2.1

偏差

5.2.1和

5划痕不允许不允许/

5.2.3

5.2.1和

6缩印不允许轻微可接受/

5.2.3

7流痕不允许轻微可接受/5.2.1

8橘皮无橘皮无明显橘皮/5.2.1

抛光印、砂5.2.1和

9数量≤1处且间距≥150mm数量≤2处且间距≥200mm/

纸印5.2.3

10毛刺、分层不允许不允许/5.2.1

面积≤100mm2且数量≤2面积≤100mm2且数量≤5处

5.2.1和

11过磨处且间距≥150mm，仅在R且间距≥100mm，仅在R/

5.2.3

角处允许角处允许

12露底不允许不允许/5.2.1

直径≤1mm且数量≤3处且直径≤1mm且数量≤5处且5.2.1和

13气泡/

间距≥150mm间距≥100mm5.2.2

直径≤0.5mm且数量≤3处直径≤0.5mm且数量≤5处5.2.1和

14针孔、缩孔/

且间距≥150mm且间距≥100mm5.2.2

直径≤1mm且数量≤3处且直径≤1mm且数量≤5处且5.2.1和

15异色点/

间距≥150mm间距≥100mm5.2.2

直径≤1mm且数量≤3处且直径≤1mm且数量≤5处且5.2.1和

16尘点、颗粒/

间距≥150mm间距≥200mm5.2.2

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。

4.4尺寸精度要求

关键尺寸应符合产品设计图样，推荐的尺寸精度要求见表3。

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表3尺寸精度要求推荐表

序号系统分类特征公差类型公差推荐值/mm

1尺寸公差+0.2/0

主基准孔

2位置度0

3基准体系尺寸公差+0.2/0

次基准孔

4位置度0

5主基准面轮廓度0

6关重线轮廓轮廓度1.5/0.8

7关重面轮廓轮廓度1.5/0.8

8尺寸公差+0.2/0

关重功能孔

9位置度1.0

外板测量

10一般线轮廓轮廓度2.0

11一般面轮廓轮廓度2.0

12尺寸公差+0.2/0

一般功能孔

13外板做基位置度2.0

14准体系关重线轮廓轮廓度2.5

15关重面轮廓轮廓度2.5

16尺寸公差+0.2/0

关重功能孔

17位置度2.0

内板测量

18一般线轮廓轮廓度3.0

19一般面轮廓轮廓度3.0

20尺寸公差+0.2/0

一般功能孔

21位置度3.0

22关重线轮廓轮廓度2.5/1.0

23关重面轮廓轮廓度2.5/1.0

24尺寸公差+0.2/0

关重功能孔

25位置度2.0

外板测量

26一般线轮廓轮廓度3.0

27一般面轮廓轮廓度3.0

28尺寸公差+0.2/0

一般功能孔

29内板做基位置度3.0

30准体系关重线轮廓轮廓度1.5

31关重面轮廓轮廓度1.5

32尺寸公差+0.2/0

关重功能孔

33位置度1.0

内板测量

34一般线轮廓轮廓度2.0

35一般面轮廓轮廓度2.0

36尺寸公差+0.2/0

一般功能孔

37位置度2.0

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4.5刚强度、模态及耐久要求

刚强度、模态及耐久性能应符合表4的规定。

表4刚强度和耐久性能要求

序号性能项要求试验方法

1外板抗凹变形量≤1mm，无回弹音5.4.1

2扭转刚度最大变形量≤8mm5.4.2

315°开启垂向刚度最大变形量≤12mm，残余变形量≤1mm5.4.3

4全开启垂向刚度最大变形量≤12mm，残余变形量≤1mm5.4.4

5横向刚度最大变形量≤4mm5.4.5

6窗框中点侧向刚度最大变形量≤4mm5.4.6

7窗台线刚度最大变形量≤4mm5.4.7

8模态一阶扭转模态≥55Hz，一阶弯曲模态≥55Hz5.4.8

车门系统及各附件无明显变形（肉眼可见）、松旷、开

9垂向过载耐久5.4.9

裂、异响等现象

车门系统及各附件无明显变形（肉眼可见）、松旷、开

10横向过载耐久5.4.10

裂、异响等现象

车门系统及各附件无明显变形（肉眼可见）、松旷、开

11关闭耐久5.4.11

裂、异响等现象

4.6环境试验要求

环境试验的性能要求应符合表5的规定。

表5环境试验性能要求

序号性能项要求试验方法

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。与试验前样件相比色差≤3。试验前后检查粘接、螺接或

1耐高温性5.5.1

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

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。与试验前样件相比色差≤3。试验前后检查粘接、螺接或

2耐高低温交变5.5.2

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

3耐低温冲击试验后零件本体不得出现破裂5.5.3

氙弧灯加速暴露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

45.5.4

试验的缺陷。与试验前样件相比，色差≤3，光泽残存率≥75%

5耐腐蚀性中性盐雾试验（NSS）盐雾240h后无锈蚀5.5.5

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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1~5s。

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°。

5.2.3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，

然后尝试覆盖缺陷，以可覆盖缺陷的最小点规直径作为缺陷直径；针对乱纹、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。

5.2.4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，正确读

出缺陷长宽的测量结果。

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5.3尺寸精度

按图纸要求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刚强度、模态和耐久性能

5.4.1外板抗凹

5.4.1.1试验工装

加载装置通过直径100mm的刚性加载工装进行加载，加载工装应与加载测量位置重合；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。

5.4.1.2约束与安装

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。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。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。

5.4.1.3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。加载测量前先对加载点施加5N初始力，然后将位移传感器、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：快速（加载时长5~10s）加载

至200N后快速卸载，主观评价并记录外板有无明显回弹音；缓慢（加载时长15~20s）平稳加载至

300N后卸载，记录加载后测量位置的位移传感器读数。

5.4.2扭转刚度

5.4.2.1约束与安装

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；

5.4.2.2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、C柱两侧窗框上端拐角布置加

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

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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，然后卸载，

将力传感器和位移传感器清零，以20N为步长，加载到200N，然后按相同步长卸载到零，加载和

卸载过程应缓慢平稳，记录每一步加载和卸载后测量点的位移传感器读数。

5.4.315°开启垂向刚度

5.4.3.1约束与安装

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。

5.4.3.2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，然后卸载，

将力传感器和位移传感器清零。加载力沿Z向施加。加载目标推荐值为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，加载和卸载过程

应缓慢平稳。

5.4.4全开垂向刚度

5.4.4.1白车身约束与安装

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。

5.4.4.2单独约束与安装

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。

5.4.4.3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，然后卸载，

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将力传感器和位移传感器清零。加载力沿Z向施加。加载目标推荐值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，加载和卸载过程应

缓慢平稳。

5.4.5横向刚度

5.4.5.1约束与安装

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。

5.4.5.2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，然后卸载，将力传感器和位移传感器清零；

将力传感器和位移传感器清零，通过加载装置，从0N开始，缓慢加到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，缓慢加到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。

5.4.6窗框中点侧向刚度

5.4.6.1约束与安装

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。

5.4.6.2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，然后卸载，将力传感器和位移传感器清零；加

载目标推荐值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，加载和卸载过程应缓慢平稳。

5.4.7窗台线刚度

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5.4.7.1约束与安装

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。

5.4.7.2加载

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

以20N为步长缓慢、平稳加载，直到200N，并依次记录下变形量；按相同步长缓慢、平稳卸力，

依次记录变形量。

5.4.8模态

5.4.8.1边界条件

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1所示。

图1自由约束示意图

5.4.8.2激振点的选择

在闭合件高刚度（低结构阻抗）区域，以便激起结构尽可能多的模态，例如选择内板上刚度最

大的点作为激励点。可以选几个激振点进行预试验，反复调试，最终选择最能激励闭合件频响函数

的点作为理想的激振位置。

5.4.8.3相应点的选择

将被测闭合件内板结构和外板结构进行三维模型建立，所选测点要能反映闭合件内板及闭合件

外板结构的外形特征，并应根据试验目的及结构的特性增加或减少测点的分布密度，除了在关重区

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域多布响应点的原则外，应使响应点在试件上适合程度地均匀分布传感器。

5.4.8.4激振方式

采用多点激振，多点响应的模态试验激振方式。激励力要有足够的能量激发结构的模态，但不

超过闭合件可接受的线性范围。使用力锤激励时，激励方向应垂直车门所在平面，激励点推荐选择

高刚度内板对角位置；使用激振器激励时，激励点推荐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。测试完成后，用软件对闭合件各测点

频响函数先进行集总平均，然后进行模态拟合，计算得到一阶扭转模态频率、一阶弯曲模态频率、

振型等结果。

5.4.9向过载耐久

5.4.9.1约束与安装

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。

5.4.9.2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，在常温下对车门进行50000次垂向过载循环，最大循环频

率为20次/分钟。试验过程中，记录系统相关各附件和车身应无明显变形（肉眼可见）、松旷、开

裂、异响等现象。

5.4.10过载耐久

5.4.10.1约束与安装

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。

5.4.10.2加载

根据门锁处到铰链中心位置距离L确定施加至门锁处的等效于163N·m扭矩的车门横向过载载

荷F=163/L。常温下进行合计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/分钟。试验过程中，记录系统相关各附件和车身应无明显变形（肉眼可见）、松

旷、开裂、异响等现象。

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T/CSAExx－xxxx

5.4.11开闭耐久

在整车上进行试验，试验频率不超过6次/分钟，关闭速度控制在1.4m/s~1.6m/s。前车门系统

开闭耐久试验工况包括：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。后车门系统开闭耐久试验工况包括：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21000次试验，共计试验次数42000次。

试验过程中，记录系统相关各附件和车身应无明显变形（肉眼可见）、松旷、开裂、异响等现象。

5.5环境试验

5.5.1耐高温性

将样件模拟实际装车状态安装到夹具或固定装置上，试验前将样件在（23±2）℃、（50±3）%RH

的条件下放置4h，在80℃试验箱中保存168h后，在（23±2）℃、（50±3）%RH标准环境下放置2

h。试验后观察样品是否出现翘曲变形、裂纹、分层及其他影响使用功能的缺陷，评价样品色差，并

测量评价样品尺寸。

5.5.2耐高低温交变

将样件模拟实际装车状态安装到夹具或固定装置上。试验前将样件在（23±2）℃、（50±3）%RH

的条件下放置4h，然后按表6进行循环试验，试验后观察样品是否出现翘曲变形、裂纹、分层及其

他影响使用功能的缺陷，评价样品色差，并测量评价样品尺寸。

表6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）%RH