复合材料层压板(FRP)力学性能测试标准
碳纤维增强复合材料的制备及其性能测试
碳纤维增强复合材料的制备及其性能测试当我们谈论先进的高性能材料时，碳纤维增强复合材料（CFRP）是必须提及的。
CFRP是一种由碳纤维和大量的树脂组成的高强度材料。
它在航空航天、汽车工程、建筑等领域有着非常广泛的应用。
因为其具有轻质、高强、耐腐蚀、抗疲劳等显著优点，今天我们将谈论如何制备CFRP以及如何测试它的性能。
碳纤维的制备制备CFRP的第一步是制备碳纤维。
碳纤维的制备需要特殊的高温，高压条件。
通常，碳纤维在特殊的加热炉中通过化学蒸发杂质的方式获得。
碳纤维的制造过程需要长时间的反应和组装，成本也比较高。
但是，在CFRP中，碳纤维的强度和刚度非常重要，因此制备高品质的碳纤维相当关键。
制备CFRP一旦我们获得了高质量的碳纤维，我们就可以开始制备CFRP。
CFRP的制备通常需要以下材料：1. 碳纤维。
2. 树脂（通常是环氧树脂）。
3. 硬化剂。
4. 隔离剂。
第一步是制作纺织品，将碳纤维编织成特定尺寸的布条或绸缎。
编织方式通常根据应用领域和材料性质而定。
第二步是制备树脂涂层。
通常情况下，树脂和硬化剂混合在一起，然后涂在碳纤维布条上，使其均匀分布。
为了防止树脂流失，应在这一步中添加隔离剂。
第三步是压制和固化树脂。
风干后，碳纤维与树脂的混合物在高温和高压下压制成形，直到树脂完全固化。
在这一过程中，树脂必须通过化学反应与硬化剂反应，以实现最终的塑料化和机械强度增强。
标准测试CFRP最重要的属性之一是刚度，强度和韧性。
针对这一点人们通常进行以下标准测试1. 拉伸测试：测试样品在高压力下的上下拉伸实验。
2. 弯曲测试：样品固定在设备上，通过施加外力测试样品的抗弯强度。
3. 压缩测试：通过样品在机器中进行压缩来测试材料在压力下的强度。
4. 弹性测试：在特定条件下，测试样品在加载和卸载之间如何膨胀或收缩。
这些测试可以帮助人们评估CFRP的性能如何。
对于CFRP的制造商和设计师而言，知道这些性能指标非常重要，以便他们可以将材料用于特定应用，并满足客户需求。
复合材料力学性能测试技术
试样
在实验前我们必须准备好试样。试样种类很多，根 据实际情况选择正方棱柱体或矩形棱柱体试样。
对于试样的要求：1、上下端面平行，且与试样中 心线垂直；2、长细比（等截面柱体的高度与其最 小惯性半径之比）一定。
长细比大，摩擦力影响小，应适当增大长细 比；过大，则出现失稳现象。一般取10，若 试样中发现有失稳现象可减小到6。
按试样尺寸加工好试样之后，对试样进行编号，测量 试样工作段任意三处的宽和厚，取算术平均值。夹持 试样使其中心线与上下夹具的中心线对准，然后对其 施加均匀连续的拉伸载荷直至试样破坏。加载速度为 10mm/min。
对于I型试样，若试样破坏在明显内部缺陷处，夹具内 或圆弧处应予作废。
6.2压缩
玻璃纤维增强塑料压缩试验是基于在规定条件 下对标准试样两端施加压缩载荷，直至破坏或 达到最大载荷时，求得压缩性能参数的一种实 验方法。
试 样 厚 度 b 小 于 或 等 于 10mm 时 ， 宽 度 a 取 10±0.2mm ； 试 样 厚 度 b 大 于 10mm 时 ， 宽 度a=b。
矩形棱柱体的最小主惯性矩为： I=ab3 /12 矩形棱柱体的最小惯性半径为： i=(I /s) 1/2
i = (ab3 /12 ab) ½ = b /3.46 长细比为：λ=h/i=10 则试样的高度为：h=10i = 10b /3.46
1缺口方向与布层垂直试样宽度为板的厚度长度为120mm2缺口方向与布层平行试样尺寸同上试样设备采用简支梁式摆锤式冲击试验机冲击速度为38ms跨距l70mm选择合适的摆锤使冲断试样所消耗的能量落在量程的1085范围内试验前须经一次空载冲击调整读数盘指针使其指到零点将合格试样缺口的一面背向摆锤使缺口中心对准冲击中心进行冲击记录冲断试样所消耗的功及破坏形式
2-复合材料结构对力学性能的要求
考虑低温、室温、高温干湿态、批次等因素
试验类型： 1）模量 0拉伸E1t、v12 0压缩E1c 90拉伸E2t 90压缩E2c 面内(纵横)剪切G12
2）强度 0拉伸 Xt 0压缩 Xc 90拉伸 Yt 90压缩 Yc 面内(纵横)剪切 S
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ETD 511 511 511 511 511 511 511
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（一）复合材料力学性能试验分类
2、预浸料类材料取证试验——材料许用值试验 §25.603
（一）复合材料力学性能试验分类
3、结构证实试验——设计许用值试验 §25.613
含冲击损伤层压板设计许用值试验
ASTM D 7136 ASTM D 7137
（一）复合材料力学性能试验分类
3、结构证实试验——设计许用值试验 §25.613
机械连接设计许用值试验
ASTM D 5961
（一）复合材料力学性能试验分类
B基准值
结构分析用的层压板弹性模量通常由单向板弹性模量平均值经层压板 理论计算得到，应采用相应温度区间的单向板弹性模量。
（二）力学性能数据应用——单向板
材料许用值 材料许用值主要考虑单向
板（对织物为经向和纬向） 和多向层压板的基本力学 性能； 材料许用值应考虑吸湿量 与温度的联合作用； 分为A 基准值、B 基准值 和平均值，采用何种基准 应根据具体工程项目的结 构设计准则而定。
复合材料结构的力学性能测试与分析
复合材料结构的力学性能测试与分析引言复合材料是由不同材料组合而成的一种新型材料，具有很多优异的机械性能，因此在航空、航天、汽车等领域得到广泛应用。
然而，复合材料的力学性能与其结构密切相关，因此对其进行力学性能测试与分析是十分关键的。
一、复合材料结构的力学性能测试方法1. 拉伸试验拉伸试验是评估复合材料材料强度和刚度的常用方法之一。
通过在拉伸机上施加一定的拉力，测量拉伸试样的应变和应力来分析材料的拉伸性能。
该方法能够得到材料的拉伸强度、弹性模量、屈服强度等参数。
2. 压缩试验压缩试验用于评估复合材料在受压状态下的抗压性能。
在压力机上施加一定的压力，测量压缩试样的应变和应力来分析材料的抗压性能。
该方法能够得到材料的压缩强度、弹性模量、破坏形态等参数。
3. 剪切试验剪切试验用于评估复合材料在受剪切状态下的抗剪性能。
通过施加剪切力，测量试样剪切区域的切应变和切应力来分析材料的抗剪切性能。
该方法能够得到材料的剪切强度、剪切模量等参数。
4. 冲击试验冲击试验用于评估复合材料在受冲击载荷下的性能表现。
通过施加冲击载荷，测量试样的冲击吸收能力和冲击强度来分析材料的抗冲击性能。
该方法能够得到材料的冲击韧性、断裂能量等参数。
二、复合材料结构力学性能分析1. 有限元分析有限元分析是一种常用的力学性能分析方法，通过将结构离散化为有限个单元，在每个单元内建立方程组，最终求解整个结构的力学行为。
通过有限元分析，可以得到复合材料结构在不同载荷条件下的应力和应变分布，并可以进行累积疲劳分析、刚度分析等。
2. 弹性力学分析弹性力学分析可以用来研究复合材料的静力响应。
通过应变-应力关系和材料的力学参数，可以计算出复合材料在受力作用下的应变和应力分布。
弹性力学分析可用于优化设计和评估复合材料结构的强度。
3. 疲劳寿命评估复合材料结构在长期受到变化载荷作用下会发生疲劳破坏。
通过进行疲劳寿命评估，可以预测结构在特定载荷下的寿命。
疲劳寿命评估可以使用实验方法和数值模拟方法，如基于有限元分析的疲劳分析。
FRP采光板检测报告各项指标定义及其测试方法
六．检测报告各项指标之定义及其测试方法和依据1、弯曲强度：材料抵抗静外弯曲荷载的能力，即从加载开始到材料破坏的整个过程中，试块截面所承受的最大弯曲应力。
测试依据：GB/T1449-83测试方法：（1）取合格试样，划线和测量试样中间的1/3跨距L内任意三点的宽度厚度，取算术平均值。
（2）将试样放于支座中心位置上，试样的长度方向与支座和加载上压头相垂直。
（3）将测量变形的仪表置于跨距中点处，与试样下表面接触。
（4）测定弯曲载荷－绕度曲线和弯曲弹性模量时，分级加载，级差为破坏载荷的5－10％.记录各级载荷和相应的度挠度。
有自动记录装置时，可以连续加载。
（5）测定弯曲强度时，连续加载。
载挠度小于或等于1.5倍试样厚度下呈现最大载荷或破坏的材料，记录最大载荷或破坏载荷。
在挠度等于1.5倍试样厚度下不呈现破坏的材料，记录该挠度下的载荷。
（6）计算σf=3P*l/2b*h2σf----弯曲强度。
P----破坏载荷。
l----跨距。
b----试样宽度。
h----试样厚度。
2、弯曲模量：材料在弯曲变形阶段的应力与应变的比值。
测试依据：GB/T1449-83计算：E f=l3*ΔP/4b*h3*ΔfE f――――弯曲弹性模量。
ΔP――――载荷－挠度曲线上初始直线段的载荷增量。
Δf――――与载荷增量ΔP对应的跨距中点处的挠度增量。
测试方法如1.弯曲强度。
3、湿弯曲强度：在水中煮沸2h后，进行测试的强度。
(考虑到采光板在实际应用中会经常碰到下雨的天气，所以测试采光板在浸湿情况下的弯曲强度有其必要性。
)测试依据：GB/1449-83测试方法：试样在水中煮沸2h后，其余通弯曲强度测试方法。
4、湿弯曲模量：在水中煮沸2h后，进行测试的模量。
测试依据：GB/1449-83试样在水中煮沸2h后，其余通弯曲模量测试方法。
5、拉伸强度：材料或构件在单向静力拉伸时抵抗破坏的能力（Q=F/S）。
强度决定于材料或构件的形状尺寸、原材料和加工方法。
玻璃钢／复合材料力学性能测试手段和方法
．
３ ３ ．
３ － ３ 复合材料
由于玻璃钢／ 复合材料具有各向异性的特点， 其测试方法有许多与常规材料不同的独到之 处。同一个力学性能 ， 有不同的试样形状和尺寸，有不同的测试夹具和方法。 ３ ． ３ ． １ 拉伸性能测试
按玻璃钢， 复合材料的成型工艺及铺层设计， 其拉停Ｉ 生 能的测试方法是不同的， 有以下几种：
现代玻璃钢， 复合材料是从上世纪四十年代使用玻璃纤维增强塑料（ 俗称玻璃钢） 开始，现
已有了各种先进复合材料。从材料角度讲 ，人类历史上有石器时代、青铜时代和铁器时代， 而２ ｌ 世纪社会成为复合材料时代。 玻璃钢， 复合材料的材料特性还有 ： （ １ ） 材料和产品结构是一次成型， 不需要像普通金属 材料一样 ，制造产品结构要经过许多工艺程序；（ ２ ） 成型的方便性和整体性。
玻璃钢／ 复合材料力学性能测试 手段和方法
沙 民 ，周祝 林 ２
（ １ ． 英斯特朗有限公司， 上海 ２ ０ ０ ０ ０ ３ ；２ ． 上海文理材料科技有限公司，上海 ２ ０ １ ６ ０ ９ ）
１ 特 性
１ ． １ ． 玻璃钢／ 复合材料 的材料特性
由纤维和基体组成经化学反应后形成的玻璃钢／ 复合材料 ，可定义为“ 由两种或两种以上 不同材料人工复合而成的新型细观结构材料” 。 这里强调的是人工复合而成 ， 又强调的是细观 上是一种结构的新型材料，这种材料称现代复合材料 。
用一般万能试验机，对于不同产品，不同用户 ，采用不同的吨位和机型即可，５吨、１ Ｏ 吨的 较常用 ，如英斯特朗的 ５ ９ ０ ０系列静态 电子万能试验机。
对 于冲击 ，有不同型号冲击试验机 ，功能较全的， 如英斯特朗的 Ｃ Ｅ Ａ Ｓ Ｔ ９ ３ ０ ０系列落锺 冲击示波试验机。 还有专门的疲劳试验机 ， 如英斯特朗 Ｆ Ａ Ｓ Ｔ Ｔ Ｒ Ａ Ｃ Ｋ ５ ９ ０ ０系列电液伺服动态
复合材料力学性能测试方案
复合材料疲劳性能测试的应用
航空航天领域
测试材料在复杂的 载荷条件下的疲劳
性能
海洋工程
测试材料在海洋环 境下的疲劳性能
公路桥梁工程
测试材料在长期载 荷作用下的疲劳性
能
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第4章 复合材料环境适应性 测试方案
环境适应性测试的意义
环境适应性是指材料或产品在各种环境条件下的适应能力。 环境适应性测试的主要目的是为了评估产品在复杂的外部环 境因素影响下的稳定性和可靠性。
疲劳性能测试的注意事项
试验条件选择
选择合适的疲劳加载方式 选择合适的载荷频率 选择合适的载荷幅值
试验结果判定标准
根据材料的使用环境和使用要 求制定相应的标准 评估材料的疲劳性能是否满足 标准要求
试验数据处理方法
对试验得到的数据进行分析处 理 绘制疲劳曲线和Wohler曲线等 图表 评估材料的疲劳性能
剪切试验需要使用专门的剪切 试验机和夹具，且试样尺寸和 形状需符合标准 试验过程中应注意安全，避免 误操作导致事故 试验过程中需要控制试验环境 的温度、湿度等因素，以避免 对试验结果的影响
结尾
以上介绍了复合材料在不同状态下的力学性能测试方法，这 些测试方法是评价复合材料力学性能的重要手段。希望本文 可以对复合材料的研究和应用提供一些参考。
环境适应性测试的分类
原子氧辐照测 试
原子氧辐照测试主 要用于模拟低轨道 卫星的空间环境
热水循环测试
热水循环测试主要 用于评估产品在高 温、高湿环境下的
稳定性
盐水喷淋测试
盐水喷淋测试主要 用于评估产品在海 洋环境下的耐腐蚀
性
氧气辐照测试
氧气辐照测试主要 用于评估产品在高 空气候下的稳定性
FRP材料的力学性能分析及研究现状
FRP材料的力学性能分析及研究现状摘要：纤维增强复合材料(简称FRP)是一种高性能材料，其在建筑结构加固技术中的应用优势显著。
重点介绍了FRP材料的力学性能，并对FRP材料的研究现状作了综述性的概括。
关键词：FRP 力学性能研究进展如何提高钢筋混凝十结构的耐久性、增强使用寿命是土木工程中迫在眉睫的问题。
鉴于上述方面的需要，由于纤维增强聚合物(FRP)具有轻质、高强、耐久性好等优点，日本、美国、欧洲等发达国家很早就开始对其研究，探索其替代预应力高强钢筋(钢绞线)的可行性。
现在FRP材料在混凝土结构中的应用受到越来越多的国家学者的关注，已成为国际混凝土领域的一大热点。
1、FRP的组成根据FRP纤维种类的不同，FRP可分为碳纤维CFRP、玻璃纤维GFRP、芳纶纤维AFRP以及近来国外新开发的PBO-FRP复合材料和DFRP等复合材料，还有国内最近投入生产的连续玄武岩纤维CBF等。
FRP筋是以纤维为增强材料，以合成树脂为基本结合材料，并掺入适量的辅助剂，采用挤拉成型技术形成的一种新型复合材料。
FRP复合材料的物理力学特性与纤维种类、纤维含量、粘结基体、表面处理以及成型工艺等因素有关，不同成分的FRP筋性能差别很大。
2、FRP筋的特点及力学性能FRP复合材料具有抗拉强度高、质量轻、不锈蚀、热膨胀系数低、无磁性以及抗疲劳性能好等特性。
如CFRP的抗拉强度可达到3000MPa以上，比强度高(比钢材高lO～15倍)；CFRP和AFRP的抗疲劳性能较好，大大优于钢材，其疲劳极限可达静荷载强度的70％～80％，但GFRP的疲劳性能低于钢材。
与钢筋不同，FRP筋是各向异性材料，FRP筋的应力-应变关系呈线性关系，与钢材应力-应变关系比较如图1所示。
FRP在达到极限抗拉强度之前无塑性交形，且FRP筋的极限应变比钢筋小。
FRP材料与普通钢材的性能比较见表1。
新型FRP产品PBO-FRP除具有与高强CFRP有相近的力学性能外，还表现出更好的物理性能，如良好的柔韧性等；DFRP冲也具有优异的物理力学性能，抗拉极限应变可达3.5％，延性良好[1]。
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Test Report
Material qualification tests Test Report No.: B158/09
Specimen under Test:
GFRP specimens: GFRP Panel:
UD 1200 g/m2 Triax 1200g/m2 Shear V-N UD 1200
Failure modes ..........................................................................................................................23
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Test execution............................................................................................................................7
Evaluation ................................................................................................................................12
Test Report
„Material qualification tests on UD and Triax mication tests“
DAP-PL-1062-00
Test Report No.: B158/09 Order No.: 402129034 Issued by Department Plastics Laboratory for Plastic Testing
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Test Report
Material Qualification tests Test Report No.: B158/09
Table of contents 1 2 Task ...........................................................................................................................................5 Test preparation .........................................................................................................................5 2.1 2.2 2.3 3 3.1 3.2 3.3 3.4 3.5 4 4.1 4.2 4.3 4.4 4.5 5 5.1 5.2 5.3 5.4 Delivery state and specimen identification...........................................................................5 Specimen machining...........................................................................................................6 Storage ...............................................................................................................................7 Fibre content according to DIN EN ISO 1172 ......................................................................7 Tensile test according to DIN EN ISO 527-4/-5 ...................................................................8 In-plane shear test according to DIN EN ISO 14129 ...........................................................8 V-notched rail shear test according to ASTM D 7078 ..........................................................9 Compression test according to DIN EN ISO 14126 ...........................................................10 Fibre content according to DIN EN ISO 1172 ....................................................................12 Tensile test according to DIN EN ISO 527-4/-5 .................................................................14 Compression test according the DIN EN ISO 14126 .........................................................18 In-plane shear test according to DIN EN ISO 14129 .........................................................21 V-notched rail shear test according to ASTM D 7078 ........................................................22 Tensile test acc. to DIN EN ISO 527-4/-5 ..........................................................................23 Compression test acc. to DIN EN ISO 14126 ....................................................................24 In-plane shear test acc. to DIN EN ISO 14129 ..................................................................25 V-notched rail shear test acc. to ASTM D 7078.................................................................25
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