玻璃纤维增强塑料弯曲性能试验方法

玻璃纤维增强塑料弯曲性能试验方法

1 适用范围

1�1 本标准适用于测定玻璃纤维织物增强塑料板材和短切玻璃纤维增强塑料的弯曲性能

本标准采用简支梁中心加载。

1�2 本标准可以测定以下弯曲性能：

1�2�1 在挠度小于或等于规定挠度下呈现最大载荷或破坏的材料，测定其最大载荷下或破坏时的弯曲应力(即弯曲强度)及其挠度。1�2�2 在挠度等于规定挠度下不呈现破坏的材料，测定其规定挠度下的弯曲应力。

1�2�3 弯曲弹性模量。

注：本标准测定的弯曲弹性模量为近似值，即表现弯曲弹性模量。

1�2�4 弯曲载荷—挠度曲线。

2 名词、术语

规定挠度下的弯曲应力：挠度等于1�5倍试样厚度时的弯曲应力。

3 试样

3�1 试样型式和尺寸见图1、表1。

表1 mm

________________________________________________________________________________

名义厚度宽度长度

h b Lmin

1＜h≤10 15±0�5

10＜h≤20 30±0�5 20h

20＜h≤35 50±0�5

35＜h≤50 80±0�5

________________________________________________________________________________

对于强度低的纤维增强塑料，若必要，可增大试样宽度。

3�2 仲裁试样尺寸见表2。

表2 mm

________________________________________________________________________________ 材料厚度h 宽度b 长度L

玻璃纤维织物增强塑料4±0�2 15±0.5 ≥80

短切玻璃纤维增强塑料6±0�2 15±0�5 ≥120

________________________________________________________________________________ 3�3 试样数量按GB 1446—83《纤维增强塑料性能试验方法总则》第2章。

4 试验条件

4�1 试验环境条件GB 1446—83第3章。

4�2 试验设备按GB 1446—83第5章。

4�3 弯曲试验装置示意图见图2。

4�3�1 加载上压头应为圆柱面，其半径R=5±0�1mm。

4�3�2 支座圆角半径r：

a�试样厚度h＞3mm时，r=2±0�2mm；

b�试样厚度h≤3mm时，r=0.5±0�2mm。

若试样出现明显支座压痕，支座圆角半径r应改为2mm。

4�4 加载速度按以下规定选取。

4�4�1 测定弯曲强度时，加载速度V为：

a�仲裁试验

跨厚比l/h=16±1条件下

h

V=----(mm/min)

2

注：加载速度V是根据下式换算而得：

l[2]

V=-----Sr

6h

式中：Sr——外层纤维跨中的应变速率(%/min)，取1%/min。

b�常规试验

V=10mm/min。

4�4�2 测定弯曲弹性模量及弯曲载荷-挠度曲线时，加载速度一般为2mm/min。

5 试验步骤

5�1 试样制备按GB 1446—83第1章。

5�2 试样外观检查按GB 1446—83第2章。

5�3 试样状态调节按GB 1446—83第3章。

5�4 将合格试样编号、划线和测量试样中间的1/3跨距l内任意三点的宽度和厚度，取算术平均值。测量精度按GB 1446—83第4章。

5�5 调节跨距l及加载上压头位置，准确至0�5mm。加载上压头位于支座中间，且使上压

头和支座的圆柱面轴线相平行。

跨距l可按试样厚度h换算而得：

l=(16±1)h

注：①对很厚的试样，为避免层间剪切破坏，跨厚比l/h可以取大于16(如32、40)。

②对很薄的试样，为使其载荷落在试验机许可的载荷容量范围内，跨厚比l/h可以取小于16(如10)。

5�6 将试样放于支座中心位置上(单面加工的试样，加工面朝上)，试样的长度方向与支座和加载上压头相垂直。

5�7 加载速度按本标准第4�4条。

5�8 将测量变形的仪表置于跨距中点处，与试样下表面接触。施加初载(约为破坏载荷的5%)，检查和调整仪表，使整个系统处于正常状态。

5�9 测定弯曲载荷-挠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%( 测定弯曲弹性模量时，至少分五级加载，所施加载荷不宜超过破坏载荷的50%。一般至少重复测定三次，取其二次稳定的变形增量)。记录各级载荷和相应的挠度。有自动记录装置时可以连续加载。

5�10 测定弯曲强度时，连续加载。在挠度小于或等于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。

5�11 试样呈层间剪切破坏，有明显内部缺陷或在试样中间的1/3跨距l以外破坏的应予作废。同批有效试样不足5个时，应重做试验。

6 计算

6�1 绘制弯曲载荷-挠度曲线。

6�2 弯曲强度(或挠度为1�5倍试样厚度时的弯曲应力)按式(1)计算：

3P·l

σf=--------- (1)

2b·h[2]

式中：σf——弯曲强度(或挠度为1�5倍试样厚度时的弯曲应力)，kgf/cm[2](MPa)；P——破坏载荷(或最大载荷，或挠度为1�5倍试样厚度时的载荷),kgf(N)；

l——跨距，cm；

b——试样宽度，cm；

h——试样厚度，cm。

注：①1MPa=1N/mm[2]≈10�2kgf/cm[2]。

②若考虑到挠度f作用下支座水平分力引起弯矩的影响，可按下式计算弯曲强度：

3P·l

σf=---------〔1+4(f/l)[2]〕

2b·h[2]

式中：f——试样跨距中点处的挠度，cm。

其余同式(1)。

6�3 弯曲弹性模量按式(2)计算：

l[3]·�P

Ef=--------------- (2)

4b·h[3]·�f

式中：Ef——弯曲弹性模量，kgf/cm[2](MPa)；

�P——载荷-挠度曲线上初始直线段的载荷增量，kgf(N);

�f——与载荷增量�P对应的跨距中点处的挠度增量，cm。

其余同式(1)。