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复合材料力学性能测试技术(三)标准体系及现状杨胜春2015-06-25(一)标准化组织和标准体系(二)国外标准现状(三)国内标准现状(四)国内外标准对比分析1国际标准化组织(ISO)2欧洲标准化委员会(CEN)3国家标准4美国试验和材料协会(ASTM)5其他标准(一)标准化组织和标准体系全世界范围内拥有超过160个成员国复合材料标准主要由第61技术委员会(塑料制品)的第13分会(复合材料)所辖的6个工作组负责(TC61/SC13/WG16、WG14、WG20等)一系列试验标准——玻璃纤维及其二代产品(网状材料、编织材料、机织材料等)一套关于碳纤维的试验标准薄板测试的标准方法于1997~2000年发布,其内容涵盖了所有满足标准化要求的纤维和基体。标准号:ISOXXX1.1国际标准化组织(ISO)所有欧洲国家,强制性标准;与ISO相似,协调有关复合材料测试标准的起草和验证试验,其目的是发展规范和标准;拥有所有纤维(规范和测试)的工作组,其中两个组负责复合材料,分别侧重于复合材料测试方法和部件产品。标准号:ENXXX1.2欧洲标准化委员会(CEN)中国“国家标准化管理委员会(SAC)”“全国纤维增强塑料标准化技术委员会”(SAC/TC39)国家标准编号强制性标准:GB推荐性标准:GB/T1.3国家标准英国标准机构(BSI)PRM/42:增强纤维和复合材料试验方法;PRM/21/-/3:塑料—力学性能美国国家标准化组织(ANSI)美国试验与材料协会(ASTM)德国标准化组织(DIN)法国标准化协会(AFNOR)意大利国家标准(UNI)日本工业标准(JIS)1.3国家标准D20委员会——塑料(D20.10分会—力学性能);D14委员会——胶黏剂;D30委员会——复合材料及其夹层结构;标准号:ASTMDXXX:塑料、复合材料、胶黏剂ASTMCXXX:夹层结构1.4美国试验和材料协会(ASTM)先进材料供应商协会(SCAMA)特定纤维增强层压板试验标准标准编号:SRMXX欧洲宇航标准(AECMA—欧洲宇航结构与材料贸易联盟协会)企业标准航空标准:HB建材部标准:JC空客公司(AIRBUS)标准:AITM1.5其他标准(b)(二)国外标准现状高性能纤维增强复合材料诞生自1960年代初,1960年代末期开始用于飞机次承力结构,由于设计的需求,提出了复合材料力学性能的测试要求。最初这项工作主要在材料研究和飞机设计部门进行,以企业标准的形式出现。随后为了复合材料的推广使用,出现了先进材料供应商协会(SACMA)的测试标准,其中得到广泛认可的则成为美国材料试验学会(ASTM)标准,相当于美国的国家标准,ASTM标准通常每5年审查一次。最初的复合材料力学性能测试ASTM标准建立于1970年代初期。(b)(二)国外标准现状由于对复合材料的特性和破坏机理认识很少,当时这些标准的制订主要参照相应的金属力学性能标准。在迄今为止的30多年里,对复合材料力学性能表征方法的研究有了突飞猛进的进展,特别是复合材料与金属的破坏机理完全不同,同时复合材料飞机构件的使用经验还发现,湿热影响和冲击损伤对复合材料性能表征有着重要的意义,因此复合材料力学性能的测试标准在这30多年里已经多次修订和增添。(b)(二)国外标准现状目前复合材料力学性能测试的ASTM标准大部分是在本世纪初制订和增添的,其余的也基本上是上世纪末期制订和修订的。表中所示为ASTMD30委员会制订的所有有关复合材料的标准及其制订和重新审查的时间(前面是制订年代,括号内为重新审查的年代),这些标准适用于纤维弹性模量超过20GPa的复合材料体系。应该指出,在很长一段时间里,先进复合材料供应商协会(SACMA)制订了很多测试标准,但在1994年后该协会已不再对这些标准进行修订和更新。(二)国外标准现状序号标准名称编号颁布时间有关编辑和资源的标准1复合材料标准术语D387820072纤维增强复合材料试验标准指南D476220043复合材料的纤维增强体取向编码标准D65072000(2005)4数据库中纤维增强聚合物基复合材料识别符标准指南E13092000(2005)5数据库中纤维增强复合材料力学性能记录的标准指南E14342000(2006)6计算机用材料性能数据库中纤维、填料和芯材识别符标准指南E14711992(2004)组分和前驱体性能试验方法7用索氏萃取法测量复合材料预浸料组分含量的标准试验方法C6131997(2008)8复合材料预浸料基体固体含量和基体含量的标准试验方法D35291997(2008)9复合材料预浸料挥发分含量的标准试验方法D35301997(2008)10碳纤维/环氧树脂预浸料树脂流动性的标准试验方法D35311999(2004)11碳纤维/环氧树脂预浸料树脂凝胶时间的标准试验方法D35321999(2004)12高模量纤维密度的标准试验方法D38001999(2004)13连续长丝碳和石墨纤维束性能的标准试验方法D40181999(2004)14碳纤维热氧化阻抗的标准试验方法D41021982(2004)(二)国外标准现状单层和层压板试验方法15带试件准备工艺指导的平复合材料板件准备的标准指南D56871995(2007)16聚合物基复合材料拉伸性能标准试验方法D3039200817测量段无支持通过剪切加载测量聚合物基复合材料压缩性能的试验方法D3410200318用复合加载压缩(CLC)试验夹具确定聚合物基复合材料压缩性能的标准试验方法D6641200919用夹层梁确定单向聚合物基复合材料压缩性能的标准试验方法D54671997(2004)20由45层压板拉伸确定聚合物基复合材料面内剪切响应的标准试验方法D35181994(2007)21由轨道剪切方法确定聚合物基复合材料面内剪切性能的标准试验方法D42552001(2007)22由V型缺口梁方法确定复合材料剪切性能的标准试验方法D5379200523增强塑料面内剪切强度的标准试验方法D3846200824用V形轨道剪切方法测试复合材料剪切性能的标准试验方法D7078200525聚合物基复合材料及其层压板短梁强度标准试验方法D23442000(2006)26聚合物基复合材料弯曲性能的标准试验方法D7264200727非增强、增强与电绝缘材料弯曲性能的标准试验方法D790201028聚合物基复合材料吸湿性能和平衡浸润的标准试验方法D5229201229聚合物基复合材料拉-拉疲劳标准试验方法E34791996(2002)30环向缠绕聚合物基复合材料圆筒面内剪切性能的标准试验方法D54481993(2006)31环向缠绕聚合物基复合材料圆筒横向压缩性能的标准试验方法D54491993(2006)32环向缠绕聚合物基复合材料圆筒横向拉伸性能的标准试验方法D54501993(2000)(二)国外标准现状与结构有关的试验方法33对纺织复合材料进行试验的标准指南D6856200334聚合物基复合材料层压板开孔拉伸强度的标准试验方法D5766201135聚合物基复合材料层压板开孔压缩强度的标准试验方法D6484201036聚合物基复合材料层压板充填孔拉伸和压缩试验的标准方法D6742201237测量聚合物基复合材料对集中准静态压痕力损伤阻抗的标准试验方法D6264201238测量纤维增强聚合物基复合材料对落锤冲击事件的损伤阻抗的标准试验方法D7136201239含损伤聚合物基复合材料板压缩剩余强度性能的标准试验方法D7137201240聚合物基复合材料层压板挤压响应的标准试验方法D5961201341用2个紧固件试件测量聚合物基复合材料层压板挤压/旁路相互作用响应的标准试验方法D7248201242测量纤维增强聚合物基复合材料紧固件拉脱阻抗的标准试验方法D7332200743聚合物基复合材料层压板挤压疲劳响应的标准方法D6873200844纤维增强聚合物基复合材料棒材拉伸性能的标准试验方法D7205200645评定民用工程结构应用的聚合物基复合材料的材料性能特征值的标准方法D72902006层间性能试验标准46纤维增强聚合物基复合材料厚度方向面内拉伸强度和弹性模量的标准试验方法D7291200747单向纤维增强聚合物基复合材料I型层间断裂韧性标准试验方法D55282001(2007)e348单向纤维增强聚合物基复合材料I型疲劳分层扩展起始的标准试验方法D61151997(2004)49测量纤维增强聚合物基复合材料曲梁强度的标准试验方法D64152006ae150单向纤维增强聚合物基复合材料I-II型混合层间断裂韧性标准试验方法D66712006(二)国外标准现状夹层结构有关标准51夹层芯材密度的标准试验方法C271200552结构用夹层结构芯材吸湿的标准试验方法C2722001(2007)53夹层芯材剪切性能的标准试验方法C273201154结构用夹层结构标准术语C274200755夹层结构面内拉伸强度的标准试验方法C2972004(2010)56蜂窝芯材分层强度的标准试验方法C363200057夹层结构侧向压缩强度的标准试验方法C3642007(2012)58夹层结构面内压缩强度的标准试验方法C3652011a59测量夹层芯子厚度的标准试验方法C366200560夹层结构弯曲性能的标准试验方法C3932011e161夹层芯子剪切疲劳的标准试验方法C394200062夹层结构弯曲蠕变的标准试验方法C4801999(2005)63夹层结构实验室老化的标准试验方法C4811999(2005)64受分布载荷简支夹层板二维弯曲性能的标准试验方法D64162001(2007)65夹层芯材尺寸稳定性的标准试验方法D67722002(2007)66确定蜂窝芯子泊松比的标准试验方法D67902002(2007)67用长梁弯曲测量夹层结构面板性能的标准试验方法D7249200668确定夹层梁弯曲和剪切刚度的标准方法D7250200669蜂窝夹层芯材静态能量吸收的标准试验方法D7336200770蜂窝芯材中水迁移的标准试验方法F16452007(三)国内标准现状国内复合材料力学性能的测试标准可以分别从国家标准(GB体系)、国家军用标准(GJB体系)和航空工业行业标准(HB体系)中发现适用的标准,其中航空工业标准肯定适用于碳纤维增强复合材料,而对国家标准则需具体分析,有的只适用于增强塑料,但因标准的适用范围为纤维增强塑料,有可能被用于碳纤维增强复合材料,而引起混乱。(三)国内标准现状我国自1960年代末期开始高性能纤维复合材料的研究,1974年开始用于飞机结构。同样由于设计的需求,在1980年代初期开始提出复合材料力学性能测试要求,并制订了首批测试标准。当时虽然也开展了一些标准试验方法的研究,但基本上是对当时的ASTM标准(主要是1970年代的标准)的消化理解和国产化(主要是将度量衡单位由英制转换为公制和内容的简化),因此制订的标准基本上与1970年代末的ASTM标准相当。(三)国内标准现状我国的标准制订工作没有按行业进行定期审查和更新的制度保证,也没有专门的机构和人员从事这方面研究,在随后的20多年里只有少量标准参照更新后的ASTM标准和其他标准进行了修订和制订,目前被广泛使用的标准大部分只相当于国外1970年代的水平。应该指出的是从1995年后该项研究基本上处于停顿状态。(三)国内标准现状序号标准名称编号1纤维增强塑料性能试验方法总则GB/T1446-20052定向纤维增强塑料拉伸性能试验方法GB/T3354-1999(2014)3纤维增强塑料拉伸性能试验方法GB/T1447-20054单向纤维增强塑料平板压缩性能试验方法GB/T3856-20055纤维增强塑料薄层板压缩性能试验方法GB/T5258-19956碳纤维增强树脂基复合材料薄板压缩性能试验方法HB7237-957纤维增强塑料压缩性能试验方法GB/T1448-20058纤维增强塑料纵横剪切试验方法GB/T3355-2005(2014)9
本文标题:3-复合材料试验标准体系及现状
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