Page 55 - 理化检验-物理分册2019年第六期

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

( ２ ) ASTM D７２６４ 对弯曲装置的要求 表 １ GB / T１４４９ 对弯曲试样尺寸的规定
ASTM D７２６４ 规定加载头和支座半径 的尺寸 Tab．１ S p ecificationsofsizeofflexurals p ecimens
inGB / T１４４９ mm
均为( ５±０．１ ) mm , 这与 GB / T１４４９ 的规定具有明
厚度 宽度( 热塑性塑料) 宽度( 热固性塑料)最小长度 Lmin
显的差异, 并且规定了加载头和支座材料的硬度需
１＜h≤３ ２５±０．５ １５±０．５
≥５５HRC .
通过大量的试验, 笔者发现 GB / T１４４９ 规定的 ３＜h≤５ １０±０．５ １５±０．５
支座半径r＝２mm 尺寸过小, 在测试中试验支撑面 ５＜ h≤１０ １５±０．５ １５±０．５ ２０h
往往容易出现明显压痕, 需要加垫柔性衬物, 特别是 １０＜h≤２０ ２０±０．５ ３０±０．５
热固性塑料, 因其抗弯载荷较大, 最易出现压痕.因 ２０＜h≤３５ ３５±０．５ ５０±０．５
此相比于 GB / T１４４９ , ASTM D７２６４ 对支座半径的 ３５＜h≤５０ ５０±０．５ ８０±０．５
规定更为合理. 表 ２ GB / T１４４９ 对仲裁弯曲试样尺寸的规定
１．４ 弯曲跨厚比规定 Tab．２ S p ecificationsofsizeofarbitrationflexurals p ecimens
( １ ) GB / T１４４９ 对跨距的规定 inGB / T１４４９ mm
GB / T１４４９ 推荐跨距l 按照试样厚度h 换算 材料 长度 宽度 厚度
得到 纤维增强热塑性塑料 ８０ １０±０．５ ４±０．２
(
l＝ １６±１ ) h ( １ ) 纤维增强热固性塑料 ８０ １５±０．５ ４±０．２
GB / T１４４９ 规 定 跨 距 调 节 的 精 度 应 控 制 在 短切纤维增强塑料 １２０ １５±０．５ ６±０．２
±０．５mm以内, 但同时备注: 对于很厚的试样, 为避
免层间剪切破坏, 跨厚比l / h 可取 ３２∶１ 和 ４０∶１ ; 对 １．２ 倍跨距长度.同时规定, 对于无法满足标准厚
度的材料体系, 可以采用其他厚度尺寸代替, 但是要
于很薄的试样, 为使其载荷落在试验机许可的载荷
保证跨厚比为 ３２∶１ , 试样宽度尺寸为 １３mm .
容量范围内, 跨厚比l / h 可取 １０∶１ .
通过 对 比 可 以 发 现: GB / T１４４９ 根 据 试 样 厚
( ２ ) ASTM D７２６４ 对跨距的规定
度, 设定了不同的试样尺寸, 但大型试样件的破坏载
ASTM D７２６４ 推荐试样的跨厚比l / h 为 ３２∶１ ,
荷一般较大, GB / T１４４９ 提供的小尺寸承载支座会
因此跨距l＝３２h .但是只要在报告中注明, 也可以
使试样表面产生较深的压痕, 影响试验结果; ASTM
选择其他跨厚比, 如 １６∶１ , ２０∶１ , ４０∶１ , ６０∶１ .
D７２６４ 推荐的试样尺寸简单, 方便制作与测试.
ASTM D７２６４ 在 ８．２．１ 节中规定, 在低跨厚比 １．６ 试验速率要求及失效性判断
的情况下进行试验, 试样容易产生层间剪切变形, 显
１．６．１ 试验速率要求
著降低材料的表观弯曲模量 [ １６ ] .笔者通过大量的
GB / T１４４９ 中 规 定: 常 规 弯 曲 试 验 速 率 为
试验发现, 低跨厚比确实容易使试样产生层间剪切
１０mm min , 仲 裁 弯 曲 试 验 速 率 为
－１
破坏.因此相比于 GB / T１４４９ , ASTM D７２６４ 推荐
h / ２mm min . ASTM D７２６４ 规定标准试样按照
－１
的试样的跨厚比更为合理.
横梁 位 移 速 率 为 １mm min －１ 进 行 测 试, 这 与
１．５ 测试试样规定 GB / T１４９９ 的规定存在较大差异.较 快 的 试 验 速
( １ ) GB / T１４４９ 对试样尺寸形状的规定 率, 可以缩短试验时间, 但不利用观察试验过程.因
GB / T１４４９ 将试样分成纤维增强热塑性塑料 此对于需要观察破坏过程的试样, 推荐采用 ASTM
和纤维增强热固性塑料两大类.由表 １ 可见: 根据
D７２６４ 进行试验.
试样厚度选择不同的试样宽度, 随着试样厚度的增 １．６．２ 失效性判断
加, 其宽度也不断增加; 试样最小长度为试样厚度的 GB / T１４４９ 对试验破坏的判断没有进行明确
２０ 倍. 的说 明, 对 破 坏 模 式 也 没 有 做 出 规 定. ASTM
GB / T１４４９对仲裁试样的规定与常规试样的有所 D７２６４对试样的破坏模式、 破坏区域、 破坏位置均进
不同, 对试样厚度和宽度都进行了限定, 如表２所示. 行了细致的划分.规定了报告中需要记录每个试样
( ２ ) ASTM D７２６４ 对试样尺寸的规定 的破坏模式、 区域和位置, 如表 ３ 所示.试样的失效
ASTM D７２６４ 中规定, 标准弯曲试样的厚度为 性判断是极其重要的报告信息, 无效的破坏模式得
４mm , 宽 度 为１３mm , 跨 厚 比 为３２∶１ , 长 度 为 到 的 测 试 结 果 将 无 法 表 征 材 料 的 弯 曲 性 能 . 因
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