GB T 1458-2008 纤维缠绕增强塑料环形试样力学性能试验方法.pdf

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1、ICS 83120Q 23 a亘中华人民共和国国家标准GBT 1 4582008代替GBT 1458-1988，GBT 1461 1988，GBT 2578-1989纤维缠绕增强塑料环形试样2008-06-30发布力学性能试验方法Test method for mechanical properties ofring of filamentwinding reinforced plastics2009-04-0 1实施丰瞀鳃鬻瓣訾糌赞星发布中国国家标准化管理委员会促19前 言GBT 14582008本标准对应于ASTM D229198玻璃纤维增强树脂基复合材料环形试样制作方法、ASTMD229

2、0一00用劈裂圆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AsTM D2344D2344Moo聚合物基复合材料及层压板的短粱剪切强度试验方法，与ASTM D2291、ASTM D2290和ASTM D2344D2344M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、碳纤维和芳纶纤维缠绕增强塑料环形试样。ASTM D2291仅提供了玻璃纤维环形试样制作方法；ASTM D2290适用于增强热固性树脂管和挤出或模压的热塑性管；ASTM D2344D2344M适用多向和单向的弧形和平的层合板；试样尺寸较单一；按照汉语习惯对一些编排格式进行了修改；将一些适用于AST

3、M标准的表述改为适用于我国标准的表述。本标准代替GBT 2578-1989纤维缠绕增强塑料环形试样制作方法、GBT 1458-1988纤维缠绕增强塑料环形试样拉伸试验方法和GBT 1451-1988纤维缠绕增强塑料环形试样剪切试验方法。本标准与GBT 25781989、GBT 1458-1988、GBT 1461-1988相比主要变化如下：将GBT 25781989、GBT 1458 1988、GBT 1461 1988合并为一个标准；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)；修改了纤维处理条件的叙述方法(GBT 2578 1989中的52；本标准的422)；补充了剪切试验中

4、试样制备方法的叙述内容(GBT 146l 1988中的32；本标准的512)；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(GBT14581988中的62；本标准的636、637和642)；修改了计算公式(GBT 1458-1988中的第6章；本标准的64)。本标准的附录A为规范性附录。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塑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：田晶、张淑萍、丁新静。本标准所代替标准的历次版本发布情况为：GBT 2578 1981、GBT 2578 1989；GBT 14581978、GBT 1

5、4581988；GBT 14611978、GBT 14611988。纤维缠绕增强塑料环形试样力学性能试验方法GBT 1458-20081 范围本标准规定了纤维缠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Bl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)或修订版均不适用于本标准，然而，鼓励根据本标准达成协议的各方研究是否可使用这些文件的最新版本。凡是不注日期的

6、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 2577玻璃纤维增强塑料树脂含量试验方法GBT 3855碳纤维增强塑料树脂含量试验方法3方法概述31试样制作方法311概述试样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，也可采用预浸法缠绕，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纱团；2干燥箱；3干纱张力辊4胶槽；5挤胶辊；6张力装置；7丝嘴；8环模。图1湿法缠绕示意图GBT 1458-2008312单环缠绕法单环缠绕法按照511或611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、脱模即制得环形试

7、样。313圆筒切环法圆筒切环法按照511或611规定的试样内径尺寸，用圆筒芯模在缠绕机上绕成圆筒，再经固化、外表面加工、脱模、切割即制得环形试样。l预浸带团；2张力装置；3丝嘴；4环模。图2预浸法缠绕示意图32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，记录破坏载荷，计算出试样的剪切强度。33拉伸试验方法将环形试样装在试验机的拉力盘上，以规定的加载速度加载拉伸，直至试样破坏，记录破坏载荷，计算强度和模量。4试样制作41设备411缠绕机缠绕机由纱架、胶槽、张力控制装置，丝嘴和驱动机构等部分组成。412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，

8、以利于模具装配到缠绕机上。2413脱模脱模机可采用合适的压机。414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。广A愿 岔 N ，。L一4GBT 1 4582008单位为毫米1外模；2 中模。图3单环模具示意图42原材料的贮存和处理条件421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。422处理条件4221 纤维在缠绕前应进行干燥处理。玻璃纤维在80士2的烘箱中干燥8 h。在不影响表面处理剂条件下，可采用105 oC=1-2干燥2 h。制备环形试样时，纤维放置环境的相对湿度不大于65。4222碳纤维和芳纶纤维放在105120的烘箱中至少干燥2 h。将经干燥处理的纤

9、维，置于能保持7080的烘箱内。43湿法缠绕工艺431模具准备把清洗干净的模具或芯模涂上脱模剂。432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，应保持捻度不变，并施加轻微的张力以防其晃动。433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。GBT 1 458-2008434张力控制把浸过胶的纤维经过一系列导辊，对纤维施加所需的张力。缠绕张力为：玻璃纤维用其纤维断裂强力的58；芳纶用其纤维断裂强力的34；碳纤维按工艺要求，以不使纤维损坏为宜。435排纱纤维排布应均匀，不允许有堆积、离缝等现象。

10、使纤维浸渍均匀，张力稳定，缠绕速度应保证以不大于60 rrain为宜(线速度则为28 mrain)。436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超过8 h。437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。44预浸法缠绕工艺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，需按预浸带所规定的技术条件确定。45试样的型式环形试样有I、两种型式(见图4和表1)。I型试样用于拉伸试验。型试样用

11、于剪切试验。4D内径6一宽度；厚度。K 、L y图4环形试样GBT 1458-2008表1环形试样型式 单位为毫米尺寸型 式D b I 150土o2 602 15土o1 150o2 6土02 3oI5剪切试验51剪切试样511试样尺寸剪切试样尺寸见图5。试样长度L：玻璃纤维增强塑料为21 mm30 mm；碳纤维和芳纶纤维增强塑料为18 mm2i mm。单位为毫米图5剪切试样尺寸512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。513试样数量每组试样不少于9个，且等量地由3个环中切取。52试验条件521实验室环境实验室环境条件按GBT 1446的规定。52

12、2试验设备试验设备按GBT 1446的规定。523试验夹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3 mm。滑动支座间距z：玻璃纤维增强塑料为20 mm；碳纤维和芳纶纤维增强塑料为11 mm；见图7。GBT 1458-200861试样；2支座跨距定位销；3滑动支座；4保证加载方向的滑槽5加载杆；1滑动支座；2试样；3上压头；卜一滑动支座间距。6键；7支座滑动轴承8固定轴承螺帽9底座。图6剪切试验夹具单位为毫米图7试样加载简图GBT 14582008524加载速度加载速度为1 mmmin2 mmmin。53试验步骤531试样检查按GBT 1446的规定。532

13、试样的状态调节按GBT 1446的规定。533将试样编号。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GBT 1446的规定。534将试样凸面向上放在支座上，上压头与试样接触之轴线垂直于试样长度方向，见图7。535均匀、连续地对试样施加载荷，记录破坏载荷。若试样发生弯曲、挤压等非层问剪切破坏时，则该试样作废。必须保证同批有效试样不少于9个。54计算层间剪切强度按式(1)计算：z-s一赢式中：r。层问剪切强度，单位为兆帕(MPa)；钆破坏载荷，单位为牛顿(N)；b-一一试样宽度，单位为毫米(mm)；试样厚度，单位为毫米(mm)。55试验结果试验结果按GBT 1446的规

14、定。6拉伸试验61拉伸试样611试样尺寸拉伸试样尺寸见图8。人 、 义，图8拉伸试样尺寸单位为毫米GBT 1 458-2008612试样制备试样制备按第4章的规定。613试样数量试样数量按GBT 1446的规定。62试验条件621实验室环境实验室环境条件按GBT 1446的规定。622试验设备试验设备按GBT 1446的规定。拉伸试验的拉力盘见图9。单位为毫米1定位销；2取环孔；3盘体；4挡环凸轮。图9拉伸试验的拉力盘623加载速度玻璃纤维增强塑料为3 mmmin5 mmmin；碳纤维和芳纶纤维增强塑料为2 mmmin3 mmmin。63试验步骤631试样检查按GBT 1446的规定。632试

15、样的状态调节按GBT 1446的规定。633将试样编号。通过试样圆心划一直线交于环的两侧，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GBT 1446的规定。634将试样装在拉力盘上。试样划线处对准拉力盘的缝隙处，试样与盘的接触表面要加以润滑。635均匀、连续地对试样施加载荷，直到破坏，记录破坏载荷。636测量拉伸弹性模量按附录A的规定进行。637纤维体积含量的测定按GBT 2577和GBT 3855的规定。64计算641增强塑料拉伸强度增强塑料拉伸强度按式(2)计算：由bOt一赢式中：Ot增强塑料拉伸强度，单位为兆帕(MPa)；户b破坏载荷，单位为牛顿(N)；6试样宽

16、度，单位为毫米(ram)；试样厚度，单位为毫米(mm)。642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。643纤维拉伸强度纤维拉伸强度按式(3)计算：由b“一万j而i式中：“纤维拉伸强度，单位为兆帕(MPa)；“破坏载荷，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(ram)；vf一纤维体积含量，。65试验结果试验结果按GBT 1446的规定。7试验报告GBT 14582008(3)试验报告的内容应包括以下各项全部或部分：a)试验项目名称及本标准号；b)原材料的品种及规格；c) 环形试样制作时的环境温度和相对湿度；d)缠绕张力、速度；e)模具材料

17、；f)固化制度；g)试样制作人员、日期；h)试样的类型、编号、形状、尺寸、外观质量及数量；i)试验温度、相对湿度及试样状态调节；j)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：给出每个试样剪切性能的单值Og,要时，给出每个试样的破坏情况)、算术平均值、标准差及离散系数；1)试验人员、日期及其他。9GBT 1 4582008A1应变片法A11在试样上按图A1粘贴应变片。附录A(规范性附录)弹性模量的测定4 娆 单位为毫米1一拉力盘；2试样；3应变片；4变形计。图A1 粘贴应变片位置示意图A12加载速度可按方便测量和读取变形而选取。A13安装测量变形仪表，施加初载(约破坏载荷的5)，

18、检查仪表；以一定间隔施加载荷(破坏载荷3050)，记录应变。有自动记录装置时，可连续加载。A14绘制载荷一应变曲线。A15弹性模量按式(A1)计算： EF丽“式中：E弹性模量，单位为兆帕(MPa)；声载荷一应变曲线上初始直线段的载荷增量，单位为牛顿(N)106试样宽度，单位为毫米(mm)；试样厚度，单位为毫米(mm)；厶、e2分别为对应于载荷增量Ap的两侧应变增量。A16试样数量按GBT 1446的规定。A17试验结果按GBT 1446的规定。A2变形计法A21 在拉力盘缝隙处两侧对称地安装变形计(见图A1)。A22按A12、A13和A14进行操作。A23弹性模量按式(A2)计算：F一 至：旦：垒生 一 2bh(All+Z2)式中：E弹性模量，单位为兆帕(MPa)；p载荷一应变曲线上初始直线段的载荷增量，单位为牛顿(N)；6一试样宽度，单位为毫米(mm)；试样厚度，单位为毫米(mm)；D试样直径，单位为毫米(mm)；如、z分别为对应于载荷增量Ap的两侧变形增量，单位为毫米(mm)。A24试样数量按GBT 1446的规定。A25试验结果按GBT 1446的规定。GBT 14582008