ICS 83.120 Q 23 团 体 标 准 T/CSTM 0028 4-2020 纤维增强聚合物基复合材料层合板 开孔压缩性能试验方法 Test method for open-hole compressive properties of fiber reinforced polymer matrix composite laminates 2020-06-19 发布 2020-09-19 实施 中关村材料试验技术联盟 发布 CSTMhQÆQl^Ou( 全国团体标准信息平台 T/CSTM 00284— 2020 I 前 言 本标准按照 GB/T 1.1 —2009给出的规则起草。 请注意本文件的某些内容有可能涉及专利。本文件的发布机构不承担识别这些专利的责任。 本标准由 中国材料与试验团体标准委员会航空材料领域委员会 （CSTM/FC53 ）提出。 本标准由中国材料与试验团体标准委员会航空材料领域委员会 （CSTM/FC53 ）归口。 CSTMhQÆQl^Ou( 全国团体标准信息平台 T/CSTM 00284— 2020 1 纤维增强聚合物基复合材料层合板开孔压缩性能试验方法 1 范围 本标准规定了纤维增强聚合物基复合材料层合板开孔压缩试验方法的试样、试验设备、试验条件、 试验步骤、结果计算和试验报告。 本标准适用于连续纤维增强 聚合物基复合材料 层合板开孔压缩性能的测定。 2 规范性引用文件 下列文件对于本文件的应用是必不可少的。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/T 1446 纤维增强塑料性能试验方法总则 JJG 762 引伸计检定规程 3 方法原理 对含有一个中心孔的对称均衡层合板试样，通过夹持端夹持以摩擦力加载，或放置在试验机平台上 直接在端部加载，进行单轴压缩试验，在试样工作段形成压力场，测定层合板开孔压缩性能。 4 试样 4.1 试样形状和尺寸 试样的形状和尺寸见图 1和表1，对某些室温或高温下未发生破坏的聚合物基复合材料，应适当增加 试样长度，见表 2。试样厚度为 3mm～5mm，推荐 4mm。 单位为毫米 图1 试样示意图 CSTMhQÆQl^Ou( 全国团体标准信息平台 T/CSTM 00284— 2020 2 表1 试样几何尺寸 单位为毫米 厚度 h 宽度 w 长度 l 孔径 D 3～5 36±0.2 300 6±0.06 表2 未发生破坏时的试样长度选择 材料 试样长度 mm 室温 高温 碳纤维增强聚合物基复合材料 - 301 玻璃纤维增强聚合物基复合材料 301 303 聚酰亚胺纤维增强聚合物基 303 305 芳纶纤维增强聚合物基复合材料 304 306 4.2 试样制备 试样制备按 GB/T 1446 规定进行。制孔时应避免孔周围的材料出现分层或其他损伤。 4.3 试样数量 每组有效试样不少于 5个。 5 试验设备 5.1 试验机与测试仪器 试验机和测试仪器应符合 GB/T 1446 中的规定。 引伸计和和非接触测量系统应变测量精度按 JJG 762 进行计量，准确度为应为 0.5级或优于 0.5级。 5.2 环境箱 环境箱的控制精度应满足试验要求，经计量检定合格，并在有效期内使用。 5.3 扭矩扳手 扭矩扳手的精度应满足试验要求，经计量检定合格，并在有效期内使用。 5.4 试验夹具 推荐开孔压缩夹具见图 2～图5。 CSTMhQÆQl^Ou( 全国团体标准信息平台 T/CSTM 00284— 2020 3 图2 开孔压缩试验夹具示意图 图3 长夹板示意图 图4 短夹板示意图 CSTMhQÆQl^Ou( 全国团体标准信息平台 T/CSTM 00284— 2020 4 图5 支持板示意图 6 试验条件 6.1 试验环境条件 6.1.1 实验室标准环境条件 试验标准 环境条件应符合 GB/T 1446 的规定。 6.1.2 非实验室标准环境条件 6.1.2.1 高温试验环境条件 首先将环境箱和试验夹具预热到规定的试验温度，然后将试样加热到规定的试样温度，并用与试样 工作段直接接触的温度传感器加以校验。在试样达到试验温度后，对干态 试样，保温 5min开始试验， 对湿态试样，保温 2min开始试验。 6.1.2.2 低温试验环境条件 首先将环境箱和试验夹具冷却到规定的温度，然后将 试样冷却到规定的试样温度，并用与试样工作 段直接接触的温度传感器加以校验。在试样达到试验温度后，保温 5min开始试验。 。 6.2 试样状态调节 6.2.1 干态试样状态调节 试验前，试样在实验室标准环境条件下至少放 置24h。 6.2.2 湿态试样状态调节 试验前，应在规定的温度和湿度条件下使试样达到所要求的吸湿状态。 湿态试样状态结束后， 应将试样用湿布 （或棉纱、 脱脂棉） 包裹 放入密封袋内， 直至进行力学试验， CSTMhQÆQl^Ou( 全国团体标准信息平台 T/CSTM 00284— 2020 5 试样在密封袋内储存的时间不超过 14d。 6.3 应变计安装 若需要， 在其工作段表面 （位置见图 1）粘贴应变 计。 6.4 引伸计的 安装 若需测量 孔附近的 应变响应，则在长夹持夹具的缺口处对 试样的侧边安装一个或两个引伸计。 7 试验步骤 7.1 试验前准备 7.1.1 检查试样外观，如有缺陷和不符合尺寸及制备要求者，应予作废。为每个试样编号。 7.1.2 按6.2规定对试样进行状态调节。 7.1.3 用游标卡尺测量试样开孔处和贴片点截面处（若有）的宽度 w，孔径 D和从孔边缘到试样宽度 一侧的距离。用千分尺测量试样厚度 h。上述测量精确到 0.01mm。 7.1.4 若使用非接触测量装置监控应变，则在尺寸测量前在试样表面制作散斑。 7.2 试样安装 7.2.1 方法A 7.2.1.1 将试样安装在夹具中，使试样两端与夹具两端平齐，试样的孔位于夹具缺口的中心。拧紧与 支持板连接的 4个螺栓（其余 8对孔中不带螺栓），使试样的位置保持不动，保证夹具的支持板和长夹 板之间以及试样工作段和夹具的长夹板之间的间隙均不大于 0.1mm， 然后用扭矩扳手以 7N·m±0.5 N·m 扭矩拧紧 4个螺栓。 7.2.1.2 将试样-夹具组合件夹持于试验机夹头中（见图 6），使其中心线与试验机夹头中心线保持一 致，夹持长度为 5mm～80mm，推荐夹持长度为 80mm。 7.2.2 方法B 7.2.2.1 将试样安装于试验夹具中，使试样机械加工的两端与夹具两端平齐，这可使试样的孔位于夹 具缺口的中心。拧紧全部 12个螺栓，刚好使试样的位置保持不动，同时应保持夹具的支持板和长夹板 之间以及试样工作段和夹具的长夹板之间的间隙均不大于 0.1mm。 CSTMhQÆQl^Ou( 全国团体标准信息平台 T/CSTM 00284— 2020 6 图6 试验方法 A夹持示意图（液压夹持加载） 7.2.2.2 用扭矩扳手以 7N·m±0.5 N·m扭矩拧紧 12个螺栓。 7.2.2.3 将夹具放置于试验机的两个平台之间（见图 7），使试验夹具的中心线与试验机夹头的中心 线保持一致。 图7 试验方法 B安装示意图（端部加载） 7.3 应变测量 若需测量 孔附近的 应变响应， 则在长夹板的缺口处 为试样的侧边安装一个或两个引伸计 ；若需测量 层合板的有效模量，则在图 1所示位置安装应变计，也可通过非接触测量装置测量应变。当测试环境温 度在120℃到500℃之间时，推荐采用非接触光学方法测量压缩应变。 短夹板 长夹板 长夹板与短夹 板之间的间隙 试件 长夹板 楔形夹块 （4块） 左侧 长夹板 右侧 短夹板 左侧 长夹板 右侧 短夹板 0.050.05mm 0.0020.002in (2处) 用测隙规检测长夹板 -试件的 间隙和长夹板 -支撑板的间隙 试件 短夹板 支撑板 支撑板 短夹板 长夹板与短夹 板之间的间隙 试件 长夹板 左侧 长夹板 右侧 短夹板 左侧 长夹板 右侧 短夹板 0.050.05mm 0.0020.002in (2处) 用测隙规检测长夹板 -试件的 间隙和长夹板 -支撑板的间隙 试件 支撑板 支撑板 长夹板 加载平台 加载平台 短夹板 CSTMhQÆQl^Ou( 全国团体标准信息平台 T/CSTM 00284— 2020 7 7.4 试验 7.4.1 以2mm/min的加载速度对试样连续加载，直到达到最大载荷，且载荷从最大载荷下降至少 30% 为止