【国家标准】 纤维缠绕增强复合材料环形试样力学性能试验方法

ICS 83.120
CCS Q 23
中华人民共和国国家标准
GB/T1458—2023
代替GB/T1458—2008
纤维缠绕增强复合材料环形试样力学性能试验方法
Test method for mechanical properties of ring of filament-windingreinforced composites
2023-09-07发布
国家市场监督管理总局
国家标准化管理委员会
2024-04-01实施
GB/T1458—2023
本文件按照GB/T1.1一2020《标准化工作导则第1部分：标准化文件的结构和起草规则》的规定起草。
本文件代替GB/T1458一2008《纤维缠绕增强塑料环形试样力学性能试验方法》，与GB/T1458-2008相比，除结构调整和编辑性改动外，主要技术变化如下：增加了拉伸试验的适用范围（见第1章）；一增加了纤维缠绕增强复合材料管制样的要求（见5.5）；一增加了纤维缠绕增强复合材料管试样的型式和尺寸（见5.6.2）；——增加了剪切试验夹具上压头半径公差和表面硬度的规定（见6.2.3）；一增加了剪切试验的典型破坏形式（见6.3.5）；一删除了“拉伸试样尺寸”图（见2008年版的图8）；一增加了拉伸试验Ⅱ型夹具（见7.2.3）；--增加了纤维缠绕增强复合材料管试样的加载速度（见7.2.4）；一增加了纤维缠绕增强复合材料管试样尺寸测量的规定（见7.3.3）；一增加了夹具上安装纤维缠绕增强复合材料管试样的规定（见7.3.4）。请注意本文件的某些内容可能涉及专利。本文件的发布机构不承担识别专利的责任。本文件由中国建筑材料联合会提出本文件由全国纤维增强塑料标准化技术委员会（SAC/TC39）归口本文件起草单位：哈尔滨玻璃钢研究院有限公司、哈尔滨石油学院、北京玻钢院检测中心有限公司、黑龙江省科学院石油化学研究院。本文件主要起草人：王宝瑞、魏程、韩蓉、李刚、张海雁、刘野、匡乃航、辛婷婷、李洪江、张明睿、李金儒、樊慧娟。
本文件及其所代替文件的历次版本发布情况为：1978年首次发布为GB/T1458一1978《纤维缠绕增强塑料环形试样拉伸试验方法》，1988年第一次修订。
--2008年第二次修订时，并人了GB/T1461一1988《纤维缠绕增强塑料环形试样剪切试验方法》（1978年首次发布为GB/T1461一1978《纤维缠绕增强塑料环形试样剪切试验方法》，1988年第一次修订）、GB/T2578一1989《纤维缠绕增强塑料环形试样制作方法》（1981年首次发布为《纤维缠绕增强塑料环形试样制作方法》，1989年第一次修订）的内容。本次为第三次修订。
1范围
纤维缠绕增强复合材料环形试样力学性能试验方法
GB/T1458—2023
本文件规定了纤维缠绕增强复合材料环形试样力学性能试验的方法原理、试样制作、剪切试验、拉伸试验和试验报告。
本文件适用于测定单向纤维缠绕增强复合材料环形试样的层间剪切强度、拉伸强度、拉伸弹性模量、纤维拉伸强度，以及纤维缠绕增强复合材料管的环向拉伸强度。规范性引用文件
下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。其中，注日期的引用文件，仅该日期对应的版本适用于本文件；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
GB/T2577
GB/T3855
3术语和定义
纤维增强塑料性能试验方法总则玻璃纤维增强塑料树脂含量试验方法碳纤维增强塑料树脂含量试验方法本文件没有需要界定的术语和定义4方法原理
4.1试样制作方法
4.1.1概述
单向纤维缠绕增强复合材料环形试样采用单环缠绕法或圆筒切环法制作，此两种方法可采用湿法缠绕或预浸法缠绕，两种缠绕工艺分别见图1和图2。纤维缠绕增强复合材料管试样是直接从纤维缠绕增强复合材料管上切割下环形试样，再进行机械加工制作。1
GB/T1458—2023
标引序号说明：
纱团；
干燥箱：
干纱张力辑；
胶槽；
标引序号说明：
预浸带团；
张力装置；
导丝孔：
模具。
挤胶辊；
张力装置；
导丝孔；
模具。
湿法缠绕示意图
图2预浸法缠绕示意图
单环缠绕法
GB/T 1458—2023
单环缠绕法按规定的试样内径尺寸，用单环模具在缠绕机上绕制，经固化、外表面加工、脱模，制作环形试样。
圆筒切环法
圆筒切环法按规定的试样内径尺寸，用圆筒芯模在缠绕机上绕成圆筒，经固化、外表面加工、脱模切割，制作环形试样。
剪切试验方法
试样采用三点弯曲的加载方式，以规定的加载速率施加载荷，直至试样破坏，记录破坏载荷，计算剪切强度。
4.3拉伸试验方法
将试样装在试验机的拉力盘上，以规定的加载速率施加拉伸载荷，直至试样破坏，记录破坏载荷，计算拉伸强度等。
5试样制作
5.1设备
缠绕机
缠绕机由纱架、胶槽、张力控制装置、导丝孔和驱动机构等部分组成。模具和芯模
单环模具见图3。圆筒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。脱模装置
可采用合适的压机。
固化装置
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℃。3
GB/T1458—2023
标引序号说明：
1——外模；bzxZ.net
一中模。
5.2原材料的贮存和处理条件
5.2.1贮存
图3单环模具示意图
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。5.2.2处理条件
单位为毫米
5.2.2.1纤维在缠绕前应进行干燥处理。玻璃纤维置于（80士2）℃的烘箱内，干燥8h。在不影响表面处理剂条件下，可采用（105土2）℃，干燥2h。制备环形试样时，纤维经干燥处理后，放置环境的相对湿度不大于65%。
5.2.2.2碳纤维和芳纶纤维置于105℃～120℃的烘箱内，至少干燥2h。将处理后的纤维置于温度保持在70℃～80℃的烘箱内。
5.3湿法缠绕工艺制样
5.3.1模具准备
把处理干净的模具或芯模涂上脱模剂。5.3.2纱团安装
纱团置于纱架上，纤维从纱团拉出时，保持捻度不变，并施加轻微的张力，以防其晃动。5.3.3浸胶
纤维从纱团引出，经过导辊，进入有加热装置的胶槽。纤维从胶槽拉出时，在尽量减少纤维磨损的情况下，用挤胶辊或刮胶板等装置将多余的胶除去。4
5.3.4张力控制
GB/T1458—2023
把浸过胶的纤维经过一系列导辊，对纤维施加所需的张力。缠绕张力：玻璃纤维为纤维断裂强力的5%～8%；芳纶纤维为纤维断裂强力的3%～4%；碳纤维按工艺要求，以不使纤维损坏为宜。5.3.5排纱
纤维排布应均匀，不应有堆积、离缝等现象。使纤维浸渍均匀，张力稳定，缠绕速度以不大于60r/min为宜（线速度则为28m/min）。5.3.6固化
环形试样缠绕完毕后，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放时间不应超过8h。
5.3.7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。加工后，用压机脱去中模。
固化后的圆筒，先磨削或精车进行表面加工，再切环脱模5.4预浸法缠绕工艺制样
预浸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，需按预浸带规定的技术条件确定。5.5纤维缠绕增强复合材料管制样试样直接从纤维缠绕增强复合材料管上切割，再进行机械加工，两个缩减面在相距180°的位置，横断面在相对于试样宽度的中心位置。5.6试样的型式和尺寸
5.6.1湿法缠绕或预浸法缠绕制作的试样，分别为剪切试样和单向拉伸试样两种型式，见表1和图4。5.6.2纤维缠绕增强复合材料管制作的试样，缩减面半径r不小于9mm，缩减面最小宽度1不小于14mm，试样宽度L不小于23mm，见图5。表1试样规格
单位为毫米
剪切试样
单向拉伸试样
GB/T1458—2023
标引序号说明：
内径；
宽度；
厚度。
标引序号说明：
缩减面半径：
缩减面最小宽度；
试样宽度。
剪切试验
剪切试样
试样尺寸
图4湿法缠绕或预浸法缠绕试样
图5纤维缠绕增强复合材料管试样剪切试样尺寸见图6。试样长度L：玻璃纤维增强复合材料为21mm～30mm，碳纤维和芳纶纤维6
增强复合材料为18mm～21mm。
2试样制作
图6剪切试样尺寸
GB/T1458—2023
单位为毫米
试样制作按第5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。6.1.3
试样数量
每组试样不少于9个，并保证同批有9个有效试样。6.2试验条件
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。
试验夹具
剪切试验夹具应有允许试样自由伸长的滑动支座和自动对中的装置，见图7。上压头半径为（3士0.25)mm，硬度为（60～62)HRC，表面精细，无压痕和毛刺。滑动支座间距l：玻璃纤维增强复合材料为20mm，碳纤维和芳纶纤维增强复合材料为11mm，见图8。7
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