GB T 21239-2007 纤维增强塑料层合板冲击后压缩性能试验方法.pdf

1、ICS 83120Q 23 a目中华人民共和国国家标准GBT 2 1 239-2007纤维增强塑料层合板冲击后压缩性能试验方法2007-10-21发布Test method for compression after impactproperties of fiber reinforced plastic laminates2008-04-01实施宰瞀髁紫黼警糌瞥星发布中国国家标准化管理委员会促19前 言GBT 21239-2007本标准参考了ASTM D 7136M-05纤维增强聚合物基复合材料对落锤冲击的损伤阻抗试验方法和ASTM D 7137M-05含损伤聚合物基复合材料层合板压缩剩余强

2、度性能试验方法。本标准的附录A和附录B为资料性附录。本标准由中国建筑材料工业协会提出。本标准由全国纤维增强塑料标准化技术委员会归口。本标准由中国航空工业第一集团公司北京航空材料研究院、北京航空航天大学、中国飞机强度研究所、北京航空工艺研究所和哈尔滨玻璃钢研究院共同起草。本标准主要起草人：许凤和、陈新文、李晓骏、冠长河，沈真、王立平、李建国。本标准为首次发布。1范围纤维增强塑料层合板冲击后压缩性能试验方法GBT 21239-2007本标准规定了纤维增强塑料层合板冲击后压缩性能试验的方法原理、试样、试验条件、试验设备、试验步骤、结果计算和试验报告。本标准适用于测定具有多个纤维方向，且纤维方向相对试

3、验方向均衡对称的连续纤维增强塑料层合板的冲击后压缩强度。2规范性引用文件下列文件中的条款通过本标准的引用而成为本标准的条款。凡是注日期的引用文件，其随后所有的修改单(不包括勘误的内容)或修订版不适用于本标准，然而，鼓励根据本标准达成协议的各方研究是否使用这些文件的最新版本。凡是不注日期的引用文件，其最新版本适用于本标准。GBT 1446纤维增强塑料性能试验方法总则GBT 3961纤维增强塑料术语3术语、定义和符号31术语和定义GBT 3961中确立的以及下列术语和定义适用于本标准。311固化后单层名义厚度nominal cared ply thickness固化后单层名义厚度是通过计算得到的复

4、合材料层合板的单层厚度，数值上等于纤维材料面密度除以纤维材料体积密度和纤维体积含量之积。32符号下列符号适用于本标准。i0复合材料层合板中某一单层重复连续铺贴的次数；n复合材料层合板铺设对称面一侧子层合板重复铺贴的次数；s对称层合板，复合材料子层合板重复铺贴n次后，再进行对称铺贴。4方法原理矩形试样沿厚度方向在试样中心受到一定能量的冲击后，对试样沿长度方向施加压缩载荷，直到试样失效。5试样51试样形状及尺寸试样形状及长度、宽度尺寸见图1。除非另有规定，试样长度、宽度尺寸公差为5-025 mm。GBT 21239-2007堡刿100拶J10 1l口II上10 Ill。1 儿_应纛：置(两佣) K

5、一90。 冲击位置忿 五单位为毫米图1冲击后压缩试样52试样厚度试样厚度为40 mm60 mm，尽可能使试样厚度接近50 mm。53层合板的铺层方式531单向层合板铺层顺序为450-4590。其中n为整数。如果预计的厚度值小于40 mm，则n值应变为n+1。针对不同的固化后单层名义厚度推荐了层合板的铺层方式，见表1。层合板的o。纤维方向与试样长度方向相一致。表1 对不同的固化后单层名义厚度推荐的单向预浸带层合板铺层方式固化后单层名义厚度mm层 数 铺 层最小值 最大值0085 010 48 45o一45906s010 013 40 4504s905s013 018 32 45o一4590。s0

6、18 025 24 45o-4s903s025 050 16 45o一4590：s050 075 8 45o一4_590s532机织物层合板铺层顺序则为(45-45)(090)。，其中n为整数。如果预计的厚度小于40 mm，则n值应变为n+1。记号(45-45)和(090)表示机织物单层。除非另有规定，含缎纹织物的层合板应具有对称的经向切面。针对不同的固化后单层名义厚度推荐了层合板的铺层方式，见表2。层合板的o。纤维方向与试样长度方向相一致。2靠模具面GBT 2 1239-2007表2对不同的固化后单层名义厚度推荐的机织物预浸带层合板铺层方式固化后单层名义厚度mm层 数 铺 层最小值 最大值0

7、085 010 48 (45一45)I(0190)。：。o10 o13 40 (45145)1(0190)1。so13 o15 32 (45一45)I(0190)8so15 o18 28 (45一45)I(0190)，s018 o20 24 (45一45)(o90)。so20 o25 20 (45一45)I(0190)5so25 o36 16 (45一45)I(0190)。036 050 12 (45一45)(090)。sO50 100 8 (45一蛎)(0190)：。1oo 150 4 (45-45)(090)s533其他铺层方式层合板应有多个纤维方向(对单层为单向纤维的层合板纤维方向至少为

8、3个，对织物层合板至少2个铺层方向)，它们相对试验方向是均衡对称的。通常铺层方式应选择E45。o一45，90。单向层合板或E45。o，。织物层合板，使得纤维在4个主方向上每个方向的分布不少于5。54试样制备按照GBT 1446的规定进行。55试样数量每组有效试样应不少于5个。6试验条件61 试验标准环境条件应符合GBT 1446的规定。62冲击能量按照公式(1)进行计算。ECh式中：E冲击能量，单位为焦耳(J)；G规定的冲击能量与试样厚度的比，取67 Jmm；试样厚度，单位为毫米(ram)。63压缩加载速度为1_25 mmmin土05 mmmin。7试验设备71 落锤冲击试验装置711 落锤总

9、质量为55 kg025 kg，应带有直径为16 mm士01 mm、硬度为60 HRC62 HRC的半球形光滑冲击头。如果试验使用了不同的冲击头，则应记录其形状、尺寸和质量。712落锤冲击头应有导向装置，冲击点的重复性偏差应不大于3 mm。713试验装置应有防止二次冲击的装置。如果投有防二次冲击的装置，可以通过在冲击头离开试样表面反弹后，用一片刚性材料(木头、金属等)插到冲击头和试样之间，以防止二次冲击。714落锤高度可调，高度标尺精度为06 mm。3GBT 21239-200772材料试验机721试验机和测试仪表试验机和测试仪表应符合GBT 1446的规定。722冲击试验支撑夹具冲击试验支撑夹

10、具上下表面的平行度应能够保证试样在受冲击位置水平放置，导向销必须保证试样中心受到冲击，铰接夹及其橡皮头在试样受到冲击过程中能够压紧试样。冲击试验支撑夹具参见附录A。723冲击后压缩试验夹具冲击后压缩试验夹具应有足够的刚度和尺寸精度，以保证试样均匀受压，并且不会发生屈曲。冲击后压缩试验夹具参见附录B。8试验步骤81 按照GBT 1446的规定检查试样外观。82按照GBT 1446的规定对试样进行状态调节。83测量试样中心点(冲击点)四周四点的厚度，取平均值；在试样中心线测量试样的宽度。测量精度按照GBT 1446的规定。84计算对试样中心施加的冲击能量，将试样放在冲击试验支撑夹具上，使冲头对准试

11、样中心，试样四个角压头处垫上硬橡胶并固紧。冲击高度按照公式(2)进行计算，根据计算的冲击高度对试样进行冲击。 H：旦(2)帆g式中：H冲击高度，单位为米(m)5E冲击能量，单位为焦耳(J)m试样质量，单位为千克(kg)5g重力加速度，取981 ms2。85测量并记录冲击表面和背面损伤状况，包括冲击坑尺寸和背面的裂纹形状、尺寸。若需要可用无损检测方法测量和记录分层面积。86按照图1所示背对背粘贴轴向应变片。87 将试样安装在压缩试验夹具中，施加初载，检查四个应变片的应变值，调整夹具，以保证轴向应力传递均匀。每个背靠背应变计的位置在施加最大力时的弯曲百分数按照公式(3)确定。(3)e，一个面上两个

12、应变计的指示应变的平均值；e。背面两个应变计的指示应变的平均值。注：弯曲百分数的正负号表明了试样弯曲的方向。试样两表面应变计读数快速偏离或弯曲百分数迅速增大预示了层合板开始失稳，如果出现其中任何一种情况，或施加最大载荷时的弯曲百分数超过10，则要检查夹具、试样和加载平台。以找出可能引发试样弯曲的情况。如存在间隙、紧固件松动或平台不对中，应松开夹具螺栓，调节侧板和滑动板及平台，以尽可能减小层合板在压缩载荷下的弯曲。88按照规定的速率对试样加载直至达到最大值，在载荷下降约30的最大载荷时终止试验，以防止真实的破坏模式被大范围的畸变所遮蔽，同时也防止损坏支持夹具。记录试验过程中的时间、位移(应变)、

13、载荷等数值。4鬻数分l曲弯；|；9结果计算91 冲击后压缩强度按照公式(4)计算。口AIPbh式中：OCA-冲击后压缩强度，单位为兆帕(MPa)；P最大压缩载荷，单位为牛顿(N)；6试样宽度，单位为毫米(mm)；试样厚度，单位为毫米(mm)。92 按照GBT 1446的规定计算平均值、标准差和离散系数。10试验报告试验报告应包括下列内容：a)试验项目和名称；b)材料牌号、规格、铺层方式和纤维体积含量；c)材料来源；d)试样编号、尺寸和数量；e)试验温度和相对湿度；f)试验设备；g) 冲击头尺寸和质量、冲击能量；h)试验结果单个值、平均值和标准差；i)试验人员和日期；j)其他。GBT 21239

14、-2007(4)GBT 21239-2007A1 冲击试验支撑夹具冲击试验支撑夹具见图A1。6附录A(资料性附录)冲击试验支撑夹具图A1冲击试验支撑夹具试样橡皮头导向锖单位为毫米潦度大于emm)铰接夹底座(铝)附录B(资料性附录)冲击后压缩试验夹具B1 冲击后压缩试验夹具简图，见图B1所示。顶都组合件图B1 装有试件的冲击后压缩试验夹具简图B2底座组合件(含角板)，见图B2所示。板B3顶部组合件，见图B3所示。图B2底座组合件(含角板)顶板M10 0l-2519 0(带帽的螺栓，4个)围B3顶部组合件GBT 21239-20077GBT 21239-2007B4组合图分解后包括：底板(见图B4

15、所示)、角板(见图B5所示)、侧向板和底座滑动板(见图B6所示)、顶板和顶部滑动板(见图B7所示)。22XMIO OXl 25 22 5(钻孔和攻螺纹22处) I、， 、，V、7 Y Y Y Y V 5、， 、J、J、J、J、，V、7 V V V Y Y一25 O皇!150 0对称中心线图B4试验夹具底板月l：5ZZ a 一一1夕?一I-f。蝌一5I 上一手，千一矿 ，J_卜 lI 2 0半圆 3l_0对称中心线图B5试验夹具角板单位为毫米单位为毫米对称中GBT 21239-2007孽45巍霸1髻”=卜乍盯七n s。衡半圆。|12 o)f图B6试验夹具侧向板和底座滑动板板 一 _一16 0+：、 石雨|” 、： 飞乡I ，：小 、loo 弋二 飞乡一31 0一 一31 0一顶部滑动块对称中心线对称中心线#七一1 七一一单位为毫米图B7试验夹具顶板和顶部滑动板除图中有标注外，试验夹具加工应按照以下规定：长度尺寸公差为士05 mm，角度公差为士05。所有尖角倒圆；角板为可选件，但推荐使用。