【国家标准(GB)】 纤维缠绕增强塑料环形试样力学性能试验方法

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中华人民共和国国家标准
GB/T1458-—2008
代GB/T1458—1988,GB/T1461—-1988,GB/T2578—1989纤维缠绕增强塑料环形试样
力学性能试验方法
Test method for mechanical properties ofring of filament-winding reinforced plastics2008-06-30发布
中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局中国国家标准化管理委员会
2009-04-01实施
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GB/T1458—2008
本标准对应于ASTMD2291-98C玻璃纤维增强树脂基复合材料环形试样制作方法.ASTMD2290-00用劳裂园盘法测定塑料或增强塑料管的环形试样表观拉伸强度试验方法和ASTMD2344/D2344M-00聚合物基复合材料及层压板的短梁剪切强度试验方法》，与ASTMD2291.ASTMD2290和ASTMD2344/D2344M的一致性程度为非等效，主要差异如下：一一适用范围不同，适用于玻璃纤维、碳纤维和芳纶纤维缩绕增强塑料环形试样。ASTMD2291仅提供了玻璃纤维环形试样制作方法：ASTMD2290适用于增强热固性树脂管和挤出或模压的热塑性管：ASTMD2344/D2344M适用多向和单向的强形和平的层合板；试样尺寸较单一
一按照没语习惯对一些编排格式进行了修改；一将一些适用于ASTM标准的表述改为适用于我国标准的表。本标准代替GB/T2578—1989纤维缝绕增强塑料环形试样制作方法》.GB/T1458-—19884纤维能增强塑料环形试样拉伸试验方法》和GB/T1461-1988纤维缠绕增强塑料环形试样剪切试验方法。
本标准与GB/T2578—1989.GB/T1458-1988.GB/T1461-1988相比主要变化如下将GB/T2578—1989，GB/T1458—1988，GB/T1461—1988合并为-个标准；一增加了规范性引用文件（见第2章）：增加了方法概述（见第3章）：
一修改了纤维处理条件的叙述方法（GB/T2578-一1989中的5.2，本标准的4.2.2）；——补充了剪初试验中试样制备方法的报述内容（GB/T1461—1988中的3.2：本标准的5.12)一拉伸试验的试验步骤和计算中补充了有关拉伸弹性模量和纤维体积含量的叙述内容(GB/T14581988中的6.2本标准的6.3.6.6.3.7和6.4.2)修改了计算公式（GB/T1458一1988中的第6章，本标准的6.4）。本标准的附录A为规范性时录。
本标准由中国建筑材料联合会提出。本标准由全国纤维增强型料标准化技术委员会归口。本标准由哈尔滨玻璃钢研究院负责起草。本标准主要起草人：田品，张淑、丁新静。本标难所代替标准的历次版本发布情配为：-GB/T2578-—1981.GB/T2578—1989GB/T1458—1978,GB/T1458—1988—GB/T1461—1978.GB/T1461—1988.1
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1范围
纤维缠绕增强塑料环形试样
力学性能试验方法
GB/T1458—2008
本标准规定了纤维绅绕增强塑料环形试样力学性能试验的试样制作剪切试验、拉伸试验和试验报告等。
本标准适用于制作纤维缠绕增强塑料环形试样，并测定纤维缠绕增强塑料环形试样的层间剪切强度，拉伸强度，拉伸弹性模量及其纤维的拉伸强度。2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难的条款，凡是注日期的引用文件，其随后所有的修改单（不包括劫误的内容）或修订版均不适用于本标难，然而，鼓励根据本标准达成协议的各方研究是否可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。GB/T1446纤维增强塑料性能试验方法总则GB/T2577玻璃纤维增强塑料树脂含量试验方法GB/T3855碳纤维增强塑料树脂含量试验方法3方法概述
3.1试样制作方法
3.1.1概述
试样用单环缠绕法或国简切环法制作，此两种方法可采用湿法缠绕，也可采用预没法缠绕，两种缠绕工艺分别见图1、图2，在做性能比较时，应采用同种方法制作，1一纱团：
一千燥箱！
3-千梦张为辑，
4—胶格：
5—挤胶：
5张力装暨，
7-能罪：
8—环模。
图1湿法缠绕示意图
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GB/T1458--2008
3.1.2单环缝绕法
单环编凳法接照5.1.1或6.1.1规定的试样内径尺寸，用单环模具在缠绕机上制，经固化、外表面加工、脱模即制得环形试样。3.1.3圆筒切环法
圆简切环送按照5.1.1或6.1.1规定的试样内轻尺寸，用圆简芯模在维绕机上成回筒再经固化、外表面加工、脱模、切割即制得环形试样。预授带团：
一张力装置：
3——丝嘴：
一环模。
图2预漫法缠绕示意图
3.2剪切试验方法
将环形试样切成规定尺寸，采用如图3所示三点弯曲加载方式施加载荷，记录被坏载荷，计算出试样的剪切强度
3.3拉伸试验方法
将环形试样装在试验机的拉力盘上，以规定的加裁速度加载拉伸，宜至试样被坏，记录破坏载荷，计算强度和模量。
4试样制作
4.1设备
4.1.1维绕机
缠绕机由纱架、胶槽、张力控制装置，丝嘴和驱动机构等部分组成。4.1.2模具和芯模
单环模具见图3，圆简切环法的芯模两端应留有适当的接轴，以利于模具装配到缠绕机上。2
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4.1.3脱模
脱模机可采用合适的压机。
4.1.4固化
固化装置应具有适当的可控的温度范围，温度控制精度为士2℃。16
1——外模：
一中模
图3单环模具示意图
4.2原材料的存和处理条件
4.2.1贮存
纤维，树脂和固化剂等原材料应按技术要求进行验收和贮存。4.2.2处理条件
GB/T14582008
单位为毫米
4.2.2.1纤维在缠绕前应进行干燥处理。玻璃纤维在80℃土2C的烘箱中干燥8h，在不影响表面处理剂条件下，可采用105C土2℃干燃2h。制备环形试样时，纤维放置环境的相对湿度不大于65%。4.2.2.2碳纤维和芳纶纤维故在105C~120C的烘箱中至少干燥2h。将经干燥处理的纤维，置于能保持70℃~80℃的烘箱内。
4.3湿法缝绕工艺
4.3.1模具准备
把清洗干净的模具或芯模途上脱模剂。4.3.2纱团安装
纱团可立放，也可卧放在纱架上。纤维从纱团拉出时，应保持格度不变，并剪加轻微的张力以防其晶动。
4.3.3没胶
纤维从纱团引出经过导辑，进人有加热装置的胶槽。纤维从胶槽拉出时，在尽量减少纤维磨损的情况下，用挤胶辑或刮胶板等装置格多余的胶除去：3
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GB/T1458-2008
4.3.4张力控制wwW.bzxz.Net
把浸过胶的纤堆经过一系列导辑，对纤维施加所需的张力。纯凳张力为：玻璃纤维用其纤维断裂强力的5%～8%，芳纶用其纤维断裂强力的3%～4%，磁纤维按工艺要求，以不使纤维损坏为宜。4.3.5排纷
纤维排布应均匀，不充许有堆积，离缝等现象。使纤维漫溃均匀，张力秘定，缠绕速度应保证以不大于60/min为宜（线度则为28m/min）。4.3.6固化
环形试样绕完毕后，按规定的固化制度进行固化，同批绕制的环形试样固化前存故时间不超过&h.
4.3.7加工和脱模
固化后的单环试样，先卸去两侧外模，串在一起用磨削或精车进行表面加工。加工完后，用压机悦去中模。
周化后的回简，先磨削或精车进行表面加工，再切环脱模，4.4预漫法维绕工艺
预设法制备试样的程序与湿法缠绕工艺基本相同，但模具的预热温度及预浸带的烘烤条件，缠绕张力、缠绕速度等，需按预漫带所规定的技术条件确定。4.5试样的型式
环形试样有I，Ⅱ两种型式（见图4和表1），I型试样用于拉伸试验，Ⅱ型试样用于剪切试验。D—内径：
&—宽度：
最厚度
图4环形试样
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5剪切试验
5.1剪切试样
5.1.1试样尺寸
表1环形试样型式
GB/T1458-2008
单位为章来
剪切试样尺寸见图5。试样长度L，破璃纤维增强塑料为21mm~30mm：碳纤维和芳纶纤维增强塑料为18mm~21mm.
单位为毫来
图5剪切试样尺寸
5.1.2试样制备
试样制备按第4章的规定，剪切试样由环形试样径向切取，且等量地由3个环中切取，5.1.3试样数量
每组试样不少手9个，且等量地由3个环中切取。5.2试验条件
5.2.1实验室环境
实验室环境条件按GB/T1446的规定。5.2.2试验设备
试验设备接GB/T1446的规定。
5.2.3试验变具
剪切试验夹具应有允许试样自由伸长的支座和自动对中的装置，见图6。上压头半径为3mm，滑动支座间距l：玻璃纤维增强塑料为20mm；碳纤维和芳纶纤维增强塑料为11mm，见图7.5
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GB/T14582008
1—设样，
一支座跨距定位销！
3-情动支座：
一保证加载方向的相：
5加载轩；
一滑动支座：
2——试样
3——上压头，
1—调动支座间距，
一支座滑动轴承：
固定轴承幅
一底座。
图6尊切试验夹具
图7试样加载简图
单位为毫米
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5.2.4加载速度
加载连度为1mm/min2mm/min
5.3试验步骤
5.3.1试样检查按GB/T1446的规定。5.3.2试样的状态调节按GB/T1446的规定。GB/T1458-2008
5.3.3将试样缩号。在试样中部和两端共三处，测量试样的宽度和厚度，取算术平均值。测量精度按GB/T1446的规定，
5.3.4将试样凸面向上放在支座上，上压头与试样接触之轴线垂重直于试样长度方向，见图7。5.3.5均勾，连续地对试样施如载有，记录破坏教荷。若试样发生弯曲，挤压等非层间剪韧敬坏时，则该试样作废。必须保证同批有效试样不少于9个。5.4计算
层间剪切强度按式（1）计算：
式中：
T——层间剪切强度，单位为兆帕CMPa)：P一一破坏载荷，单位为牛顿（N)：b一试样宽度，单位为毫米（mm）：h试样厚度，单位为毫米（mm）。5.5试验结果
试验结果按GB/T1446的规定，
6拉律试验
6.1拉伸试样
6.1.1试样尺寸
拉伸试样尺寸见图8。
图8拉伸试样尺寸
单位为毫米
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6.1.2试样制备
试样制备接第4章的规定。
6.1.3试样数量
试样数量接GB/T1446的规定。
6.2试验条件
6.2.1实验室环境
实验室环境条件按GB/T1446的规定。6.2.2试验设备
试验设备按GB/T1446的规定，拉伸试验的拉力盘见图9.180
定位销：
联环孔；
4挡环凸轮。
图9拉伸试验的拉力盘
6.2.3·加载速度
单位为童来
玻璃纤维增强塑料为3mm/min~5mm/min：碳纤维和芳纶纤维增强塑料为2mm/min3mm/min.
6.3试验步骤
6.3.1试样检查按GB/T1446的规定。6.3.2试样的状态调节按GB/T1446的规定，6.3.3将试样编号：通过试样圆心划一直毁交于环的两侧，并在该处测量试样的宽度和厚度，每侧各量两点，取算术平均值。测量精度按GB/T1446的规定。6.3.4将试样装在拉力盘上。试样划线处对准拉力盘的整隙处，试样与盘的接触表面要加以润滑。6.3.5均匀，连续地对试样施加载荷，直到破坏，记录被坏载荷。测量拉伸弹性模量按附录A的规定进行。6.3.6
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6.3.7纤维体积含量的测定接GB/T2577和GB/T3855的规定。6. 4计算
6.4.1增强塑料拉伸强度
增强塑料拉伸强度按式(2)计算：Or
式中·
增强塑料拉伸强度，单位为兆帕(MPa)：一—被坏载荷，单位为牛顿（N)b—试样宽度，单位为毫米（mm）：h试样厚度，单位为毫米（mm）。6.4.2增强塑料拉伸弹性模量
增强塑料拉伸弹性模量计算按附录A的规定进行。6.4.3纤维拉伸强度
纤维拉伸强度按式（3）计算：
式中：
纤维伸强度，单位为兆帕（MPa）；破坏载荷，单位为牛顿(N)；
b—试样宽度，单位为毫米（mm）；h——试样厚度，单位为毫米（mm）：Vr—一纤维体积含量，%。
6.5试验结果
试验结果按GB/T1446的规定，
7试验报告
试验报告的内容应包括以下各项全部或部分：试验项目名称及本标准号：
原材料的品种及规格；
环形试样制作时的环境温度和相对湿度：e
缠绕张力，速度
模具材料
固化制度：
试样制作人员、日期；
试样的类型、缩号、形状、尺寸、外观质量及数量：试验温度、相对凝度及试样状态调节：试验设备及仪器仪表的型号、量程及使用情况等：k)
试验结果：
GB/T1458—2008
给出每个试样剪切性能的单值（必要时，给出每个试样的破坏情况）算术平均值，标准差及离微系数：
试验人员、日期及其他。
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A.1应变片法
A.1.1在试样上按图A.1粘贴应变片。1—拉力盘：
一试样：
一应变片：
一变形计。
附录A
（规范性随录）
弹性模量的刮定
图A.1粘贴应变片位置示意图
单位为米
A，1.2加载速度可按方便测量和议取变形而选取。A.1.3安装测量变形仪表，施加初载（约破坏载荷的5%），检查仪表：以一定间隔施加载荷《破坏载30%～50%），记录应变。有自动记录装置时，可连续加载。A.1.4绘制裁荷-应变曲线。
A.1.5弹性模量按式(A1)计算：
E=b.h(ei+Aea)
式中：
E一一弹性模量，单位为兆帕CMPa)：Ap—截荷-应变曲线上初始直线段的载荷增量，单位为牛顿(N)10
.CA.1)
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