聚合物復(fù)合材料性能及測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)

1、聚合物復(fù)合材料性能解釋以及測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)指南1．1 拉伸性能拉伸性能包括拉伸強(qiáng)度，彈性模量、泊松比、斷裂伸長(zhǎng)率等。對(duì)于如高壓容器、高壓管、葉片等產(chǎn)品，必須要測(cè)出聚合物復(fù)合材料的拉伸性能，才能進(jìn)行產(chǎn)品設(shè)計(jì)及檢驗(yàn)。對(duì)于不同的聚合物復(fù)合材料，拉伸性能試驗(yàn)方法是不同。對(duì)于普通的，用國(guó)標(biāo) GB/T1447進(jìn)行測(cè)試；對(duì)于纏繞成型的，用國(guó)標(biāo) GB/T1458 進(jìn)行測(cè)試；對(duì)于定向纖維增強(qiáng)的，用國(guó)標(biāo)GB/T33541 進(jìn)行測(cè)試；對(duì)于拉擠成型的，用國(guó)標(biāo) GB/T

2、13096-1 進(jìn)行測(cè)試。使用最多的是GB/T1447。國(guó)標(biāo) GB/T1447，對(duì)于不同成型工藝復(fù)合材料，又規(guī)定不同形狀的拉伸試樣，有帶 R型、直條型及啞鈴型。使用拉伸試驗(yàn)機(jī)或萬(wàn)能試驗(yàn)按規(guī)定的加載速度對(duì)試樣施加拉伸載荷直到試樣破壞。用破壞載荷除以試樣橫截面面積則為拉伸強(qiáng)度。從測(cè)出的應(yīng)力----應(yīng)變曲線(xiàn)的直線(xiàn)段的斜率則為彈性模量，試樣橫向應(yīng)變與縱向應(yīng)變比為泊松比。破壞時(shí)的應(yīng)變稱(chēng)為斷裂伸長(zhǎng)率。單位面積上的力，稱(chēng)為應(yīng)力，通常用 MPa（兆帕）

3、表示，1MPa 相當(dāng)于 1N/mm2 的應(yīng)力。應(yīng)變是單位長(zhǎng)度的伸長(zhǎng)量，是沒(méi)有量剛（單位）的。不同的現(xiàn)代復(fù)合材料其拉伸性能大不一樣，以玻璃纖維增強(qiáng)的玻璃鋼為例：1：1 玻璃鋼，拉伸強(qiáng)度為（200-250）MPa，彈性模量為（10-16）GPa；4：1 玻璃鋼，拉伸強(qiáng)度為（250-350）MPa，彈性模量為（15-22）GPa；單向纖維的玻璃鋼（如纏繞），拉伸強(qiáng)度大于 800MPa，彈性模量大于 24GPa；SMC 材料，拉伸強(qiáng)度為（40-

4、80）MPa，彈性模量為（5-8）GPa；DMC 材料，拉伸強(qiáng)度為（20-60）MPa，彈性模量為（4-6）GPa。1. 2 彎曲性能一般產(chǎn)品普遍存在彎曲載荷，彎曲性能是很重要的，同時(shí)，往往用彎曲性能來(lái)進(jìn)行原材料，成型工藝參數(shù)，產(chǎn)品使用條件因素等的選擇。彎曲性能，一般采用國(guó)標(biāo) GB/T1449 進(jìn)行測(cè)試；對(duì)于拉擠材料，用國(guó)標(biāo) GB/T13096.2 進(jìn)存在三種剪切性能，為面內(nèi)剪切，層間剪切和斷紋剪切。如工字梁腹板，在工字梁承受彎曲時(shí)，腹

5、板就是承受面內(nèi)剪切。對(duì)于面內(nèi)剪切性能，用國(guó)標(biāo) GB/T3355 進(jìn)行測(cè)試。該方法用 45°方向的拉伸試驗(yàn)測(cè)出復(fù)合材料縱橫剪切性能，包括剪切強(qiáng)度和剪切模量。試驗(yàn)方法與普通拉伸性能一樣，僅要測(cè)出縱向和橫向變形，如同拉伸試驗(yàn)測(cè)泊松比一樣。計(jì)算公式不一樣，計(jì)算結(jié)果是縱橫剪切強(qiáng)度和模量。對(duì)于層間剪切性能，有兩個(gè)測(cè)試方法：①?lài)?guó)標(biāo) GB/T1450.1；②國(guó)標(biāo) GB/T3357。方法①要求試樣較厚為 15mm，要特制試樣，往往與產(chǎn)品實(shí)際情況

6、有別差。方法②可以按產(chǎn)品實(shí)際厚度取樣，較方便，但對(duì)于較接近各向同性，或?qū)娱g剪切強(qiáng)度較大的，唯以測(cè)準(zhǔn)。方法①②僅只能側(cè)出層間強(qiáng)度。要測(cè)出層間剪切模量可以參考 GB/T1456 的原理進(jìn)行測(cè)試，已有大量試驗(yàn)說(shuō)明，此原理可以測(cè)出復(fù)合材料的的層間剪切模量。對(duì)于拉擠材料，可以用 GB/T13096.3 和 13096.4 測(cè)出剪切強(qiáng)度。用國(guó)標(biāo) B/T1450.2 測(cè)出來(lái)的是復(fù)合材料斷紋剪切強(qiáng)度。縱橫剪切強(qiáng)度為（40-80）MPa，縱橫剪切模量為（

7、2-4）MPa；層間剪切強(qiáng)度為（10-50）MPa，剪切模量為（0.2-2）GPa；斷紋剪切強(qiáng)度為（80-100）MPa。1. 7 沖擊性能當(dāng)產(chǎn)品經(jīng)受動(dòng)載荷時(shí)、需要材料的沖擊強(qiáng)度(韌性)性能指標(biāo),沖擊強(qiáng)度高低也說(shuō)明材料的韌性性能,是選材的性能指標(biāo)之一。沖擊強(qiáng)度用國(guó)標(biāo) GB/T1451 進(jìn)行測(cè)試。國(guó)標(biāo)規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)試樣尺寸，當(dāng)試樣尺寸，特別是試樣厚度小于標(biāo)準(zhǔn)尺寸時(shí)，測(cè)出來(lái)的沖擊強(qiáng)度要偏小。沖擊強(qiáng)度除與材料品種、性能有關(guān)外，還與試樣厚度有關(guān)，一般