Page 54 - 理化检验-物理分册2019年第六期
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贾仕君, 等: 纤维增强聚合物基复合材料弯曲性能试验国标与美标的对比解析


            挠度等    [ ６Ｇ９ ] .目前国内外复合材料弯曲性能试验方
            法标准主要有 GB / T１４４９－２００５ « 纤维增强塑料弯
                            [ １０ ]
            曲性能试验方法» ( 以下简称 GB / T１４４９ )、 GB / T
            ３３５６－２０１４ « 定向纤维增强聚合物基复合材料弯曲
            性能 试 验 方 法 »( 以 下 简 称 GB / T ３３５６ )、 ISO
            １４１２５ : １９９８ « 纤维增强塑料复合材料弯曲性能的测
            定»( 以 下 简 称 ISO １４１２５ )、 ASTM D７２６４ / D
                                                                            图 １  三点弯曲加载示意图
            ７２６４M－１５ « 聚合物基复合材料弯曲性能标准试验                            Fi g 敭１ Schematicdia g ramofthreeＧ p ointflexuralloadin g
                  [ １１ ]
            方法» ( 以下简称 ASTM D７２６４ )、 ASTM D７９０－
            １７ « 增强与未增强塑料及电绝缘材料弯曲性能的试
            验方法»( 以下简称 ASTM D７９０ ) 等.杨国腾等               [ １０ ]
            对 ASTM D７９０ 和 GB / T３３５６ 两个标准弯曲试验
            方法中的跨厚比进行了对比研究, 得出碳纤维复合
            材料的弯曲性能测试优先选用 ３２∶１ 跨厚比的结论.
            复合材料因为制备工艺复杂              [ １２Ｇ１６ ] , 不同标准对试样                   图 ２  四点弯曲加载示意图
            尺寸、 跨厚比、 支座、 破坏模式等的规定各有差异, 这                           Fi g 敭２ Schematicdia g ramoffourＧ p ointflexuralloadin g
            就会影响试验结果的可比性.因此选择合适的方法                             加载头的下方.三点弯曲的最大弯矩和最大弯曲应
            用于表征复合材料的弯曲性能具有十分重 要的意                             力位置都在支座的中心位置.
            义.笔者主要对 GB / T１４４９ 和 ASTM D７２６４ 标准                １．３  设备要求
            的适用范围、 原理、 设备要求、 跨厚比规 定、 尺寸要                      １．３．１  试验机要求
            求、 失效性判断等方面进行了对比分析, 以供相关试                              GB / T１４４９－２００５ 中 试 验 机 要 求 符 合 GB / T
            验人员参考.                                            １４４６－２００５ 要求, 主要包括以下两点.
                                                                   ( １ )试验机的载荷精度要求控制在 ±１％ 以内.
            １ GB / T１４４９ 和 ASTM D７２６４ 的技术差异                    机械式和油压式试验机适用吨位的选择应使施加载

            １．１  标准适用范围                                        荷落在满载的 １０％~９０％ ( 尽量落在满载的一边),
                GB / T１４４９ 对应于 ISO１４１２５ , 适用于测定纤               且不小于试验机吨位的 ４％ .
            维增强塑料( 包括热塑性和热固性塑料) 的弯曲强                               ( ２ )试验机横梁能以恒定速率移动, 当试验速
                                                                                  －１
            度、 弯曲弹 性 模 量、 规 定 挠 度 下 的 弯 曲 性 能, 但 与             率不大于 １０mm    min 时, 误差不应超过 ２０％ , 当
            ISO１４１２５ 的一致性为非等效, 主要技术差异在于                        试验 速 率 大 于 １０ mm    min   －１  时, 误 差 不 应 超 过
            ISO１４１２５ 可采用三点和四点弯曲两种试验方法,                        １０％ .
                                                                   ASTM D７２６４ 中试验机要求精度满足 E４ 试验
            GB / T１４４９ 只可采 用 三 点 弯 曲 试 验 方 法. ASTM
            D７２６４适用于测试聚合物基复合材料的弯曲刚度和                           机力值 校 准 规 程. 横 梁 能 够 以 稳 定 的 速 率 进 行
            强 度 性 能, 可 采 用 三 点 和 四 点 弯 曲 加 载 系 统.              移动.
            GB / T１４４９ 适用范围不包括长跨距、 大尺寸的长梁                          通过对比可见, ASTM D７２６４ 对试验机具有更
                                                               严格的检定要求, 而严格的检定要求能够减小测试
            四点弯曲, 可见 ASTM D７２６４ 的适用范围更广.
            １．２  试验原理                                          系统的误差, 提高测试结果的有效性.
                 弯曲 性 能 测 试 采 用 无 约 束 支 撑, 通 过 三 点            １．３．２  弯曲装置要求
            ( 图 １ ) 或四点( 图 ２ ) 弯曲, 以恒定的加载速率使试样                     ( １ ) GB / T１４４９ 对弯曲装置的要求
            破坏或达到预定的挠度值, 并测量记录试样施加的                                GB / T１４４９ 规定加载上压头为圆柱面, 其半径
            力值和试样产生的挠度.四点和三点弯曲加载方式                            R＝５ mm .支座圆柱半径根据试样厚度要求分成
            的最大差别在于: 最大弯矩和最大弯曲应力点的位                            两类: ① 试样厚度h＞３ mm 时, r＝ ( ２±０．２ ) mm ;
            置不同.采用四点弯曲加载方式时, 最大弯矩位置                            试样厚度h≤３mm 时, r＝ ( ０．５±０．２ ) mm , 若试样
            在两个支座的中心位置, 而最大弯曲应力位于两个                            出现明显的支座压痕, r 应改为 ２mm .

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