单向纤维增强塑料弯曲性能试验方法

   本标准适用于测定单向纤维增强塑料平板的弯曲强度、弯曲弹性模量及载荷-挠度曲线。    本标准采用简支梁三点加载，多用于选材和质量控制。  1 试样    1.1 试样几何形状见图1。       跨距l按跨厚比l/h计算。跨厚比的选择应确保试样在弯跨作用下破坏发生在最外层纤  维。推荐的跨厚比l/h值为16、32及40。      试样宽度为10～15mm。   1.2 标准试样尺寸      厚度h=2.0±0.2mm;      宽度b=12.5±0.5mm;      跨厚比，玻璃纤维增强塑料为l/h=16±1,碳纤维增强塑料为l/h=32±1。   1.3 每组试样数量应不少于5个。  2 试验条件    2.1 试样状态调节和试验的标准环境按GB 1446《纤维增强塑料性能试验方法总则》的规  定。在一般情况下，试样的存放及试验条件应作记录。   2.2 试验设备按GB 1446的规定。    2.3 试验装置示意图见图2。    加载压头和支座应为圆柱曲面。    压头半径R=5±0?1mm,    支座圆角半径当h≤3mm时，r=0.5±0.2mm;                当h＞3mm时，r=2±0.2mm。    碳纤维增强塑料宜采用r=2±0.2mm。   2.4 加载速度：   2.4.1 测定弯曲强度时，加载速度按式(2)计算：                                 l[2]                              V=------×z………………………………………………(2)                                  6h   式中：V——加载速度，mm/min；         l——跨距，mm；         h——试样厚度，mm；         z——跨距中点处的外层纤维的应变速率，取1%/min。                                 h      当l/h=16时，可取加载速度v=----;                                 2      当l/h=32时，可取加载速度v=2h。      一般试验时，也可取加载速度v=5～10mm/min。    2.4.2 测定弯曲弹性模量及载荷-挠度曲线时，加载速度取1～2mm/min或手动速度。  3 试验步骤    3.1 按GB 1446的规定制备试样。   3.2 按GB 1446的规定检查试样外观。   3.3 按GB 1446的规定对试样进行状态调节。   3.4 将试样编号、划线并测量工作段任三点的宽度和厚度，取算术平均值。测量精度按GB   1446的规定。   3.5 调节跨距，准确到0?5mm。加载压头的轴线位于支座中间，且与支座相平行。   3.6 将试样置于两支座中心位置上，并使试样长度方向与支座和加载压头相垂直。   3.7 将测量变形的仪表置于跨距中点处，与试样下表面相接触，施加初载(约为破坏载荷  的5%)，检查和调整仪表，使整个系统处于正常状态。   3.8 测定弯曲弹性模量或载荷-挠度曲线时，采用分级加载，级差为破坏载荷的5～10%，  直至挠度达到所需测定的数值，记录各级载荷与相应的挠度值。自动记录装置可连续加载。   3.9 测定弯曲强度时，连续加载至试样破坏，记录破坏载荷。   3.10 绘制载荷-挠度曲线。   3.11 层间剪切破坏或不在跨距中间l/3内破坏的试样，应予作废。有效试样不足5个时，  应重做试验。  4 计算    4.1 弯曲强度按式(3)计算：                                        3Pb·l                                  σf=-----------……………………………………(3)                                        2b·h[2]  式中：σf——弯曲强度，kgf/cm[2](MPa);      注：1MPa=1N/mm[2]≈10?2kgf/cm[2]。         Pb——试样破坏时的最大载荷，kgf(N)；          l——跨距，cm(mm)；                  b——试样宽度，cm(mm)；          h——试样厚度，cm(mm)。     当试样弯曲破坏挠距比f/l＞10%时，如要求1，弯曲强度可按式(4)计算：                                    3Pb·l                              σf=-----------〔1+4(f/l)[2]〕……………………(4)                                    2b·h[2]  式中：f——试样破坏时跨距中点处的挠度，cm(mm)。    4.2 弯曲弹性模量按式(5)计算：                                         △P·l                                  Ef=---------------………………………………(5)                                      4b·h[3]·△f  式中：Ef——弯曲弹性模量，kgf/cm[2](MPa);       △P——对应于载荷-挠度曲线上直线段的载荷增量，kgf(N);       △f——对应于△P的跨距中点处的挠度，cm(mm)。  5 试验结果     按GB 1446的规定。  6 试验报告     按GB 1446的规定。                                     ________________     附加说明：    本标准由中华人民共和国航空工业部和国家建筑材料工业局提出，由全国塑料标准化技  术委员会纤维增强塑料分会归口。     本标准由航空材料研究所、北京航空学院和国家建筑材料工业局北京玻璃钢研究所共同  起草。     本标准主要起草人杨乃宾、孙以娟、王彬如、邬友英。