ICSXX.XXX.XX

XXX

團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)

T/CSTMXXXXX-201X

纖維增強(qiáng)聚合物基復(fù)合材料層合板開孔壓

縮性能試驗(yàn)方法

TestmethodforOpen-HoleCompressivePropertiesofFiberReinforced

PolymerMatrixCompositeLaminates

201X-XX-XX發(fā)布201X-XX-XX實(shí)施

中關(guān)村材料試驗(yàn)技術(shù)聯(lián)盟發(fā)布

T/CSTMXXXXX-2019

纖維增強(qiáng)聚合物基復(fù)合材料層合板開孔壓縮性能試驗(yàn)方法

1范圍

本標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了聚合物基復(fù)合材料開孔壓縮試驗(yàn)的試樣、試樣制備、試驗(yàn)設(shè)備與測(cè)量器具、試驗(yàn)環(huán)境、

試樣狀態(tài)調(diào)節(jié)、試驗(yàn)步驟、試驗(yàn)結(jié)果的計(jì)算和試驗(yàn)報(bào)告。

本標(biāo)準(zhǔn)適用于均衡對(duì)稱纖維增強(qiáng)聚合物基復(fù)合材料層壓板開孔壓縮強(qiáng)度的測(cè)定。

2規(guī)范性引用文件

下列文件對(duì)于本文件的應(yīng)用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，僅所注日期的版本適用于本文

件。凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改單）適用于本文件。

GB/T1446纖維增強(qiáng)塑料性能試驗(yàn)方法總則

GB/T3961纖維增強(qiáng)塑料術(shù)語(yǔ)

3試樣

3.1試樣形狀和尺寸

試樣的形狀和尺寸見圖1，對(duì)某些室溫或高溫下未發(fā)生破壞的聚合物基復(fù)合材料，應(yīng)適當(dāng)增加試樣

長(zhǎng)度，見表1。試件的未夾持段長(zhǎng)度-寬度比也可能對(duì)結(jié)果產(chǎn)生影響，該比值應(yīng)保持為2.7。推薦的試樣

厚度為4mm，允許的范圍為3～5mm。

注2

貼模面

公差說明：

1)對(duì)于方法A，上表面和下表面

的平行度為0.05mm，對(duì)于方

法B，平行度為0.02mm。

φ6.02)對(duì)于方法A，上下表面與表面

±0.06300C的垂直度為0.25mm，對(duì)于

±0.25方法B，垂直度為0.02mm。

3)孔不能有分層或其他損傷。

300±0.254)所有機(jī)械加工邊的表面光潔

25.418.0度為0.8μm。

5)孔中心在長(zhǎng)度方向的偏差小

于0.12mm，在寬度方向的偏

差小于0.05mm。

150

應(yīng)變片

125

注1注2

36.0

±0.25

注：所有尺寸均為mm

圖1試樣形狀和尺寸

1

T/CSTMXXXXX-2019

表1未發(fā)生破壞時(shí)的試樣長(zhǎng)度選擇

試樣長(zhǎng)度/mm

材料

室溫高溫

碳纖維增強(qiáng)聚合物基復(fù)合材料/302

玻璃纖維增強(qiáng)聚合物基復(fù)合材料302304

聚酰亞胺纖維增強(qiáng)聚合物基303305

芳綸纖維增強(qiáng)聚合物基復(fù)合材料304306

3.2試樣制備

試樣制備按GB/T1446規(guī)定進(jìn)行。鉆孔時(shí)應(yīng)避免在試樣孔邊緣劈絲和分層。

3.3試樣數(shù)量

每組有效試樣不少于5個(gè)。

4試驗(yàn)設(shè)備與測(cè)量器具

4.1試驗(yàn)機(jī)應(yīng)符合GB/T1446中的規(guī)定。

4.2測(cè)量厚度時(shí)，若試樣有不規(guī)則表面，如層壓板的真空袋面，則用帶有4～5mm公稱直徑球面接觸面

的千分尺接觸不規(guī)則表面，用千分尺的平測(cè)量面接觸光滑表面。使用內(nèi)徑千分尺測(cè)量孔徑，使用游標(biāo)卡

尺測(cè)量試樣寬度。儀器的精度應(yīng)滿足其最小讀數(shù)在試樣寬度和厚度尺寸的1%以內(nèi)。

4.3在規(guī)定的扭矩范圍內(nèi)經(jīng)過檢定的扭矩扳手。

4.4用于應(yīng)變測(cè)量的應(yīng)變片、引伸計(jì)或非接觸應(yīng)變測(cè)量裝置。

4.5環(huán)境試驗(yàn)箱應(yīng)滿足試驗(yàn)要求，經(jīng)計(jì)量檢定合格，并在有效期內(nèi)。

4.6開孔壓縮夾具見圖1～圖４。

2

T/CSTMXXXXX-2019

圖1開孔壓縮試驗(yàn)夾具示意圖

位置和尺寸見圖

20.04

(2)

1.5TYP2.5TYP

25.0TYP33.0

5TYP

16.8

36.5±0.25

16.580.0

R0.033.5

-2.0

8.5

21.8R2.5TYP10.0

R3.0YP可選)

100.0

10.0R6.0TYP

198.0

零件A(見圖10)

零件B(見圖10)0.8

15.0±0.12(1)

6.30.8

3.2

圖2長(zhǎng)夾板示意圖

3

T/CSTMXXXXX-2019

20.0位置和尺寸見圖4

(2)

80.0

6.0

36.512.3TYP

R3.0

3處

21.8

100.0

10.0110.0

零件A(見圖10)

打毛刺零件B(見圖10)

15.0±0.12(1)

6.3

3.2

圖3短夾板示意圖

圖4支持板示意圖

5試驗(yàn)條件

5.1試驗(yàn)環(huán)境條件

5.1.1實(shí)驗(yàn)室標(biāo)準(zhǔn)環(huán)境條件

實(shí)驗(yàn)室標(biāo)準(zhǔn)環(huán)境條件按照GB/T1446中的規(guī)定。

5.1.2非標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)環(huán)境條件

5.1.2.1高溫試驗(yàn)環(huán)境條件

首先將環(huán)境箱和試驗(yàn)夾具預(yù)熱到規(guī)定的試驗(yàn)溫度，然后將試樣加熱到規(guī)定的試樣溫度，并用與試樣

4

T/CSTMXXXXX-2019

工作段直接接觸的溫度傳感器加以校驗(yàn)，試件升溫的時(shí)間不應(yīng)超過5分鐘。在試樣達(dá)到試驗(yàn)溫度后，對(duì)

干態(tài)試樣，保溫5min開始試驗(yàn)，對(duì)濕態(tài)試樣，保溫2min開始試驗(yàn)。試驗(yàn)過程中，試樣溫度保持在規(guī)

定試驗(yàn)溫度±3℃范圍內(nèi)。

5.1.2.2低溫試驗(yàn)環(huán)境條件

首先將環(huán)境箱和試驗(yàn)夾具冷卻到規(guī)定的溫度，然后將試樣冷卻到規(guī)定的試樣溫度，并用與試樣工作

段直接接觸的溫度傳感器加以校驗(yàn)，試件升溫的時(shí)間不應(yīng)超過5分鐘。在試樣達(dá)到試驗(yàn)溫度后，保溫

5min開始試驗(yàn)。試驗(yàn)過程中，試樣溫度保持在規(guī)定試驗(yàn)溫度±3℃范圍內(nèi)。

5.2試樣狀態(tài)調(diào)節(jié)

5.2.1干態(tài)試樣狀態(tài)調(diào)節(jié)

試驗(yàn)前，試樣在實(shí)驗(yàn)室標(biāo)準(zhǔn)環(huán)境條件下至少放置24h。

5.2.2濕態(tài)試樣狀態(tài)調(diào)節(jié)

試驗(yàn)前，應(yīng)在規(guī)定的溫度和濕度條件下使試樣達(dá)到所要求的吸濕狀態(tài)。

濕態(tài)試樣狀態(tài)結(jié)束后，應(yīng)將試樣用濕布（或棉紗、脫脂棉）包裹放入密封袋內(nèi)，直至進(jìn)行力學(xué)試驗(yàn)，

試樣在密封袋內(nèi)儲(chǔ)存的時(shí)間不超過14天。

5.3應(yīng)變計(jì)安裝

如果需要，在其工作段兩個(gè)表面對(duì)稱位置（見圖1）背對(duì)背地安粘貼應(yīng)變片。

5.4引伸計(jì)的安裝

如果要測(cè)量孔附近的應(yīng)變響應(yīng)，則在長(zhǎng)夾持夾具的缺口處對(duì)試件的側(cè)邊安裝一個(gè)或者兩個(gè)引伸計(jì)。

6試驗(yàn)步驟

6.1試驗(yàn)前準(zhǔn)備

6.1.1按GB/T1446規(guī)定檢查試樣外觀，對(duì)每個(gè)試樣編號(hào)。

6.1.2按6節(jié)的規(guī)定對(duì)試樣進(jìn)行狀態(tài)調(diào)節(jié)。

6.1.3測(cè)量開孔處的試樣寬度w，試樣厚度h，孔徑D和從孔邊緣到試樣最近一側(cè)的距離f，厚度測(cè)量

精度為±0.01mm，其余均為±0.02mm。

6.1.4若使用非接觸測(cè)量裝置監(jiān)控應(yīng)變，則在測(cè)試前為試樣制作散斑。

6.2試樣安裝

6.2.1方法A

6.2.1.1將試樣安裝在夾具中，使試驗(yàn)兩端與夾具兩端平齊，試樣的孔位于夾具缺口的中心。擰緊與

支持板連接的4個(gè)螺栓（其余8對(duì)孔中不帶螺栓），使試樣的位置保持不動(dòng)，保證夾具的支持板和長(zhǎng)夾

板之間以及試樣工作段和夾具的長(zhǎng)夾板之間的間隙均不大于0.1mm，然后用扭矩扳手以7N·m±0.5N·m

擰緊4個(gè)螺栓。

6.2.1.2將試樣——夾具組合件夾持于試驗(yàn)機(jī)夾頭中（見圖5），使其中心線與試驗(yàn)機(jī)夾頭中心線保持

5

T/CSTMXXXXX-2019

一致，夾持長(zhǎng)度為40mm～50mm，推薦夾持長(zhǎng)度為50mm。

6.2.2方法B

6.2.2.1將試樣安裝于試驗(yàn)夾具中，使試樣機(jī)械加工的兩端與夾具兩端平齊，這可使試樣的孔位于夾

具缺口的中心。擰緊全部12個(gè)螺栓，剛好使試樣的位置保持不動(dòng)，同時(shí)應(yīng)保持夾具的支持板和長(zhǎng)夾板

之間以及試樣工作段和夾具的長(zhǎng)夾板之間的間隙均不大于0.1mm。

短夾板

長(zhǎng)夾板與短夾

板之間的間隙

左側(cè)

試件

長(zhǎng)夾板長(zhǎng)夾板右側(cè)

支撐板短夾板

0.05±0.05mm

0.002±0.002in

(2處)

試件右側(cè)

短夾板

左側(cè)

長(zhǎng)夾板

長(zhǎng)夾板

支撐板

用測(cè)隙規(guī)檢測(cè)長(zhǎng)夾板-試件的

楔形夾塊間隙和長(zhǎng)夾板-支撐板的間隙

（4塊）

短夾板

圖5試驗(yàn)方法A夾具示意圖（液壓夾持加載）

6.2.2.2用扭矩扳手以7N·m±0.5N·m擰緊12個(gè)螺栓，當(dāng)采用7N·m的擰緊力矩不能得到可接受

的破壞模式時(shí)，可以增大擰緊力矩。

6.2.2.3將夾具放置于試驗(yàn)機(jī)的兩個(gè)平臺(tái)之間（見圖6），使試驗(yàn)夾具的中心線與試驗(yàn)機(jī)夾頭的中心線

保持一致。

6

T/CSTMXXXXX-2019

短夾板

加載平臺(tái)

長(zhǎng)夾板與短夾

板之間的間隙

左側(cè)

試件右側(cè)

長(zhǎng)夾板長(zhǎng)夾板

支撐板短夾板

0.05±0.05mm

0.002±0.002in

(2處)

試件右側(cè)

短夾板

左側(cè)

長(zhǎng)夾板

長(zhǎng)夾板

支撐板

用測(cè)隙規(guī)檢測(cè)長(zhǎng)夾板-試件的

間隙和長(zhǎng)夾板-支撐板的間隙

加載平臺(tái)

短夾板

圖6試驗(yàn)方法B夾具示意圖（端部加載）

6.3應(yīng)變測(cè)量

如果要測(cè)量孔附近的應(yīng)變響應(yīng)，則在長(zhǎng)夾持夾具的缺口處為試件的側(cè)邊安裝一個(gè)或者兩個(gè)引伸計(jì)，

如果要測(cè)量層壓板的彈性模量，則在圖1所示位置安裝應(yīng)變計(jì)。也可通過非接觸光學(xué)測(cè)量裝置測(cè)量應(yīng)變

響應(yīng)。

6.4試驗(yàn)

6.4.1以2mm/min的加載速度對(duì)試樣連續(xù)加載，直到達(dá)到最大載荷，并且載荷從最大載荷下降30%為

止。記錄載荷和位移數(shù)據(jù)。

6.4.2可接受的破壞模式是發(fā)生在孔邊的破壞。應(yīng)用表1中的三字符式的失效模式描述方法。代碼的

第一個(gè)字符描述破壞類型，第二個(gè)字符描述破壞區(qū)域，最后一個(gè)字符描述破壞位置。本標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定有效的

失效模式代碼僅限于*GM，圖7中給出了三種可接受的失效模式。

表1失效模式代碼

第一個(gè)字母第二個(gè)字母第三個(gè)字母

破壞形狀代碼破壞區(qū)域代碼破壞位置代碼

角鋪層A在夾持/加強(qiáng)片內(nèi)I底部B

邊緣分層D在夾持/加強(qiáng)處A上部I

離夾持/加強(qiáng)處

夾持/加強(qiáng)片GW左側(cè)L

小于1倍寬度

橫向L工作段G右側(cè)K

多模式M多區(qū)域M中間M

縱向劈裂S多樣V多樣V

爆炸形X未知U未知U

其他O

7

T/CSTMXXXXX-2019

圖7開孔壓縮有效失效模式示意圖

8試驗(yàn)結(jié)果的計(jì)算

8.1開孔壓縮強(qiáng)度

按式（1）計(jì)算開孔壓縮強(qiáng)度，結(jié)果保留三位有效數(shù)字。

p

σ=(1)

w×h

式中：

σ——開孔壓縮強(qiáng)度，單位為兆帕（MPa）；

P——破壞前的最大力，單位為牛（N）；

w——開孔處的試樣寬度，單位為毫米（mm）；

h——開孔處的試樣厚度平均值，單位為毫米（mm）。

8.2開孔壓縮模量

按式（2）計(jì)算開孔壓縮模量，結(jié)果保留三位有效數(shù)字。

P?P

E=21(2)

x0.002bd

式中：

Ex——壓縮模量，MPa[psi]；

P1——1000με處的載荷，單位為牛（N）；

P2——300με處的載荷，單位為牛（N）；

b——試件的平均的寬度，單位為（mm）；

d——試件的平均厚度，單位為（mm）。

8.2側(cè)向彎曲百分比

按式（3）計(jì)算側(cè)向彎曲百分比，結(jié)果保留三位有效數(shù)字。

8

T/CSTMXXXXX-2019

εf?εb

By=×100%(3)

εf+εb

式中：

正面?zhèn)鞲衅黠@示的應(yīng)變，單位為毫米每毫米（）；

εf——mm/mm

背面?zhèn)鞲衅黠@示的應(yīng)變，單位為毫米每毫米（）；

εb——mm/mm

試件彎曲百分比，。

By——%

εε

f推薦采用0.3%mm/mm，b推薦采用0.1%mm/mm。

8.3破壞應(yīng)變

采用應(yīng)變計(jì)和光學(xué)非接觸方式可直接測(cè)得破壞應(yīng)變，當(dāng)采用引伸計(jì)時(shí)，如果材料的應(yīng)力—應(yīng)變響

應(yīng)為線彈性時(shí)，可由式（3）算出破壞應(yīng)變。

=

Ex×100

σ

ε

式中：

ε——破壞應(yīng)變。

8.3統(tǒng)計(jì)

對(duì)于每一組試驗(yàn)，按GB/T1446的規(guī)定計(jì)算每一種測(cè)試性能的算術(shù)平均值、標(biāo)準(zhǔn)差和離散系數(shù)。

9試驗(yàn)報(bào)告

試驗(yàn)報(bào)告應(yīng)包括下列內(nèi)容：

a)本標(biāo)準(zhǔn)編號(hào)；

b)材料名稱、牌號(hào)；

c)試樣編號(hào)、尺寸及數(shù)量；

d)實(shí)際寬度-孔徑比；

e)試驗(yàn)設(shè)備及儀器的型號(hào)、規(guī)格及計(jì)量情況；

f)試驗(yàn)環(huán)境溫度、試樣狀態(tài)調(diào)節(jié)參數(shù)和結(jié)果；

g）使用的試驗(yàn)方法（A或B）。

h)與本標(biāo)準(zhǔn)的不同之處；

i)試驗(yàn)時(shí)出現(xiàn)的異常情況；

j)試驗(yàn)結(jié)果，包括：

1）每個(gè)試樣的最大載荷值；

2）每個(gè)試樣的壓縮強(qiáng)度、彈性模量及樣本的算術(shù)平均值、標(biāo)準(zhǔn)差和離散系數(shù)；

3）每個(gè)試樣的失效模式。

k)試驗(yàn)人員、試驗(yàn)日期等。

9

T/CSTMXXXXX—2019

前言

本標(biāo)準(zhǔn)按照GB/T1.1—2009給出的規(guī)則起草。

本標(biāo)準(zhǔn)由中國(guó)材料與試驗(yàn)團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)委員會(huì)航空材料領(lǐng)域委員會(huì)提出。

本標(biāo)準(zhǔn)由中國(guó)材料與試驗(yàn)團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)委員會(huì)航空材料領(lǐng)域委員會(huì)歸口。

I

T/CSTMXXXXX-2019

纖維增強(qiáng)聚合物基復(fù)合材料層合板開孔壓縮性能試驗(yàn)方法

1范圍

本標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了聚合物基復(fù)合材料開孔壓縮試驗(yàn)的試樣、試樣制備、試驗(yàn)設(shè)備與測(cè)量器具、試驗(yàn)環(huán)境、

試樣狀態(tài)調(diào)節(jié)、試驗(yàn)步驟、試驗(yàn)結(jié)果的計(jì)算和試驗(yàn)報(bào)告。

本標(biāo)準(zhǔn)適用于均衡對(duì)稱纖維增強(qiáng)聚合物基復(fù)合材料層壓板開孔壓縮強(qiáng)度的測(cè)定。

2規(guī)范性引用文件

下列文件對(duì)于本文件的應(yīng)用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，僅所注日期的版本適用于本文

件。凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改單）適用于本文件。

GB/T1446纖維增強(qiáng)塑料性能試驗(yàn)方法總則

GB/T3961纖維增強(qiáng)塑料術(shù)語(yǔ)

3試樣

3.1試樣形狀和尺寸

試樣的形狀和尺寸見圖1，對(duì)某些室溫或高溫下未發(fā)生破壞的聚合物基復(fù)合材料，應(yīng)適當(dāng)增加試樣

長(zhǎng)度，見表1。試件的未夾持段長(zhǎng)度-寬度比也可能對(duì)結(jié)果產(chǎn)生影響，該比值應(yīng)保持為2.7。推薦的試樣

厚度為4mm，允許的范圍為3～5mm。

注2

貼模面

公差說明：

1)對(duì)于方法A，上表面和下表面

的平行度為0.05mm，對(duì)于方

法B，平行度為0.02mm。

φ6.02)對(duì)于方法A，上下表面與表面

±0.06300C的垂直度為0.25mm，對(duì)于

±0.25方法B，垂直度為0.02mm。

3)孔不能有分層或其他損傷。

300±0.254)所有機(jī)械加工邊的表面光潔

25.418.0度為0.8μ