聚合物复合材料的性能和测试标准

聚合物复合材料性能解释和测试标准指南1.1拉伸性能拉伸性能包括拉伸强度，弹性模量，泊松比，断裂伸长率等. 适用于高压容器，高压管，叶片等产品在进行产品设计和检查之前，必须先测量聚合物复合材料的拉伸性能. 对于不同的聚合物复合材料，拉伸性能测试方法不同. 普通使用国家标准GB / T1447进行测试；缠绕成型时，采用国家标准GB / T1458进行测试；定向纤维增强，采用国家标准GB / T33541进行测试；对于拉挤成型，请使用国家标准GB / T13096 -1进行测试. 最常用的是GB / T1447. 国家标准GB / T1447针对不同成型工艺的复合材料聚合物拉伸性能测试，还规定了不同形状的拉伸试样，包括R型，直杆型和哑铃型. 使用拉伸试验机或通用试验以指定的加载速度向样品施加拉伸载荷，直到样品破裂. 通过将破坏载荷除以样品的横截面积来计算抗拉强度. 根据测得的应力-应变曲线，直线段的斜率为弹性模量，样品的横向应变与纵向应变之比为泊松比. 断裂时的应变称为断裂伸长率. 单位面积的力称为应力，通常以MPa（兆帕）表示. 1MPa等于1N / mm2应力. 应变是每单位长度的伸长量，没有度量单位.

不同的现代复合材料具有非常不同的拉伸性能. 以玻璃纤维增​​强FRP为例: 1: 1 FRP，抗拉强度（200-250）MPa，弹性模量（10-16）GPa；玻璃纤维增​​强塑料4: 1，拉伸强度（250-350）MPa，弹性模量（15-22）GPa;单向玻璃纤维增​​强塑料（如缠绕），抗拉强度大于800MPa，弹性模量大于24GPa； SMC材料，拉伸强度为（40-80）MPa，弹性模量为（5-8）GPa； DMC材料，抗张强度为（20-60）MPa，弹性模量为（4-6）GPa. 1. 2弯曲性能弯曲载荷在普通产品中很常见，弯曲性能非常重要. 同时，弯曲性能通常用于选择原材料，成型工艺参数和产品使用条件. 对于弯曲性能，一般采用国家标准GB / T1449进行测试；拉挤材料使用国家标准. 对于单向纤维增强，使用国家标准GB / T3356进行测试. GB / T13096.2已测试；用于测试弯曲性能的测试样品通常为长条，其横截面为矩形，简称为矩形梁. 使用三点弯曲法加载. 梁的横截面的上表面承受压应力，梁的下表面承受拉应力，并且横截面面积也承受剪切应力. 中性层具有最大的剪切应力. 因此，当梁受到弯曲时，其应力状态非常复杂. 是的，破坏形式很多.

原材料的种类，性能和成型工艺参数对弯曲性能非常敏感. 测试方法和样本量也非常敏感. 为了达到材料弯曲破坏的目的，国家标准要求高跨度（span或offset）的样品（样品厚度）比（l / h）有一定要求，一般为l / h≥1、6. ，l / h≥3. 2由于弯曲性能的复杂性以及对各种因素的敏感性对于上述不同材料的弯曲性能，要么大于1.1节中的拉伸性能，要么小于1.1节中的拉伸性能. 在正常模塑条件下，弯曲强度通常略大于拉伸强度，弯曲弹性模量略小于拉伸弹性模量. 1. 3压缩性能. 增强纤维或织物只能承受较大的拉力. 它们非常柔软，不能承受压缩. 当聚合物复合材料承受压缩载荷时，它们依靠聚合物基体来固定增强纤维或织物. 整体粘合时可以承受. 因此，聚合物复合材料的压缩性能与聚合物的种类，性能，成型工艺以及两者之间的界面密切相关，同一复合材料的压缩性能也相差很大. 通常，高温高压成型物的压缩性能较高，有些甚至比拉伸性能还高. 通常，弹性模量，压缩和拉伸之间的差异很小，抗压强度略低于抗拉强度，特别是对于在室温下固化且成型工艺质量较差的材料而言，抗压强度要低得多比抗拉强度. 压缩性能通常根据国家标准GB / T1448进行测试.

标准样品为30×10×10（mm）棱柱形或35×10×10（mm）圆柱形. 两端必须彼此平行，并且不平行度应小于样品高度的0.1％. 否则，测试本身将对测试结果产生不利影响. 当产品的壁厚薄时，无法按照GB / T1448进行测试. 适用GB / T5258中的测试. 样品的厚度可以根据产品的实际厚度. 这种测试方法的夹具更加先进和科学. 1. 4剪切性能由于聚合物复合材料的层状结构特性，在使用过程中，在不同的应力条件下，产品的不同部位存在三种剪切性能. 它们是面内剪切，层间剪切和虚线. 切. 例如，当工字梁经受弯曲时，工字梁的腹板受到面内剪切. 对于面内剪切性能聚合物拉伸性能测试，使用国家标准GB / T3355进行测试. 该方法使用45°方向拉伸试验来测量复合材料的纵向和横向剪切特性，包括剪切强度和剪切模量. 测试方法与普通拉伸性能相同，仅测量纵向和横向变形，就像通过拉伸测试测量的泊松比一样. 计算公式不同，计算结果是纵横向剪切强度和模量. 对于层间剪切性能，有两种测试方法: ①国家标准GB / T1450.1； ②国家标准GB / T3357. 方法①要求样品厚度为15mm，需要特殊样品，这往往与产品的实际情况有所不同.

方法②可以根据产品的实际厚度进行采样，较为方便，但对于那些各向同性更近或层间剪切强度较大的场合，只能进行精确测量. 方法①②仅能获得层间强度. 测量层间剪切模量，可以参考GB / T1456的原理进行测试. 大量实验表明，该原理可以测量复合材料的层间剪切模量. 对于拉挤材料，可以使用GB / T13096.3和13096.4来测量抗剪强度. 用国家标准B / T1450.2测量的是复合材料的剪切强度. 纵向和横向剪切强度为（40-80）MPa，纵向和横向剪切模量为（2-4）MPa；层间剪切强度为（10-50）MPa，剪切模量为（0.2-2）GPa. 断裂剪切强度为（80-100）MPa. 1. 7冲击性能当产品承受动态载荷时，需要材料的冲击强度，这是材料选择的性能指标之一. （韧性）性能指标中，冲击强度等级还显示了材料的韧性. 冲击强度按国家标准GB / T1451进行测试.

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