碳纖維增強復合材料薄壁管件力學性能試驗方法第2部分：壓縮試驗Testmethodformechanicalpropertiesofthin-walledtubeofcarbonfiberreinforcedcomposite—2024-04-25發布2024-08-01實施國家市場監督管理總局國家標準化管理委員會I本文件按照GB/T1.1—2020《標準化工作導則第1部分：標準化文件的結構和起草規則》的規定本文件是GB/T43938《碳纖維增強復合材料薄壁管件力學性能試驗方法》的第2部分。GB/T43938已經發布了以下部分：——第2部分：壓縮試驗。請注意本文件的某些內容可能涉及專利。本文件的發布機構不承擔識別專利的責任。本文件由全國宇航技術及其應用標準化技術委員會(SAC/TC425)和全國碳纖維標準化技術委員本文件起草單位：北京衛星制造廠有限公司、西安航天復合材料研究所、寧波中科祥龍輕量化科技合材料科技有限公司、航天材料及工藝研究所、西安空間無線電技術研究所、廊坊市飛澤復合材料科技有限公司、湖南星途航空航天器制造有限公司。Ⅱ碳纖維增強復合材料薄壁管件因其輕質、高強等優異性能在航空、航天、船舶、汽車、運動用品等行業應用越加廣泛。GB/T43938旨在規范該類產品的力學性能試驗方法，擬由兩個部分構成。——第1部分：拉伸試驗。目的在于進一步規范碳纖維增強復合材料薄壁管件的拉伸試驗方法。 第2部分：壓縮試驗。目的在于進一步規范碳纖維增強復合材料薄壁管件的壓縮試驗方法，1碳纖維增強復合材料薄壁管件力學性能試驗方法第2部分：壓縮試驗本文件規定了碳纖維增強復合材料薄壁管件軸向壓縮性能試驗的試樣、試驗條件、儀器設備、試驗步驟、數據處理和試驗報告等。本文件適用于測定壁厚不大于1mm,公稱直徑小于50mm的纖維增強復合材料薄壁管件的軸向壓縮強度和軸向壓縮彈性模量，其他纖維增強復合材料薄壁管件參照使用。2規范性引用文件下列文件中的內容通過文中的規范性引用而構成本文件必不可少的條款。其中，注日期的引用文件，僅該日期對應的版本適用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本(包括所有的修改單)適用于本文件。GB/T1446—2005纖維增強塑料性能試驗方法總則GB/T7124膠粘劑拉伸剪切強度的測定(剛性材料對剛性材料)3術語和定義本文件沒有需要界定的術語和定義。4試樣4.1試樣型式試樣型式按圖1規定進行。2標引序號說明：1——內套筒；2——壓縮外套筒；3——管件試件；4——膠層。圖1壓縮試樣型式4.2管件試件4.2.1管件試件的型式按圖2規定進行，尺寸應滿足表1的要求。管件試件兩端端面平行度應不大于0.05mm,端面與軸線垂直度應不大于0.05mm。標引序號說明：D——管件試件外徑；d——管件試件內徑；L——有效測試段長度；l——夾持段長度；圖2管件試件型式表1管件試件尺寸單位為毫米有效測試段長度(L)兩端夾持段長度(l)30.0±0.2150.0±0.534.2.2管件試件應從產品上直接截取或同批次隨爐件上截取，其材料、鋪層方式應與對應產品狀態一致。4.2.3管件試件表面應無可見機械損傷，加工時不應使管件試件產生分層、刻痕和局部擠壓等機械損傷。機加后管件試件端面應平整，表面無可見機械損傷。4.3.1內套筒型式按圖3規定進行，尺寸應滿足以下要求：a)內套筒膠接段直徑(d?)與管件試件內徑(d)單邊配合間隙為(0.2±0.1)mm;b)膠接段長度(H?)與管件試件夾持段長度(l)相同；c)內套筒壁厚(o)為2mm～5mm;d)配合高度(h?)為3mm～5mm;e)裝配段外徑(D?)大于管件試件外徑(D)2mm～6mm。標引序號說明：d?——內套筒膠接段直徑；d?——內套筒內徑；H?——膠接段長度；h?——配合高度；D?——裝配段外徑；σ——內套筒壁厚。圖3內套筒型式4.3.2內套筒宜選用牌號為2A12T4狀態的鋁合金制備。膠接前應進行表面處理，宜采用磷酸陽極化4.4外套筒4.4.1壓縮外套筒型式按圖4規定進行，尺寸應滿足以下要求：a)壓縮外套筒內徑(D?)與管件試件外徑(D)單邊配合間隙為(0.2±0.1)mm;b)膠接段長度(H?)與管件試件夾持段長度(l)相同；c)配合高度(h?)與內套筒配合高度(h?)相同；d)裝配段外徑(D?)大于內套筒裝配段外徑(D?)0.2mm～0.3mm;e)壓縮外套筒外徑(D?)大于管件試件外徑(D)10mm～15mm。4標引序號說明：D?——裝配段外徑；h?——配合高度；D?——壓縮外套筒外徑；D?——壓縮外套筒內徑；H?——膠接段長度。圖4壓縮外套筒型式4.4.2外套筒宜選用牌號為2A12T4狀態的鋁合金制備。膠接前應進行表面處理，宜采用磷酸陽極化處理。4.5試樣制備4.5.1試樣內、外套筒與管件試件采用膠接方式連接為一體。4.5.2管件試件與試樣內、外套筒膠接前，在管件試件兩端面的4個等間隔處測量管件的內徑，取其平均值為平均內徑，并記錄。4.5.3在管件試件有效測試段3個不同截面的位置上，用游標卡尺分別測量相互垂直的兩個方向上外4.5.4制作試樣時，宜選取室溫剪切強度大于25MPa的室溫固化膠粘劑，膠粘劑剪切強度測試方法按GB/T7124執行，管件試件與內、外套筒膠接間隙應為(0.2±0.1)mm。4.5.5制作試樣時，管件試件的膠接區域應打磨粗糙，且不能損傷纖維增強體，之后在管件試件、內套筒和外套筒的膠接區域均勻涂刷一層膠粘劑，按照圖1所示將內套筒、壓縮外套筒與管件試件組裝膠接，膠粘劑的固化應按其制造廠商的要求或其他適用的材料標準進行，固化時保持試樣處于直立狀態，膠接過程溢膠應及時清理。4.5.6試樣兩端端面平行度應不大于0.05mm,試樣端面與管件試件軸線垂直度應不大于0.05mm,兩端壓縮套筒同軸度應不大于0.1mm。4.6試樣數量每組試樣不少于5個，同批應有不少于5個有效試樣。5.1實驗室環境條件實驗室環境條件按GB/T1446—2005中第3章的規定。55.2試樣狀態調節5.2.1實驗室環境條件符合5.1的規定時，試樣至少在溫度(23±2)℃環境中放置4h,并在相同環境下試驗。5.2.2仲裁試驗時，試樣至少在溫度(23±2)℃和相對濕度(50±10)%的環境下存放40h。5.3加載速度5.3.1測定壓縮強度時，加載速度為1mm/min～5mm/min;仲裁試驗時，加載速度為2mm/min。5.3.2測定壓縮彈性模量時，加載速度為2mm/min。6儀器設備試驗所用儀器設備按GB/T1446—2005中第5章的規定。7試驗步驟7.1試樣準備7.1.1檢查試樣外觀，管件試件內、外徑尺寸采信試樣制備過程測量記錄的數據，對試樣進行編號。7.1.2試樣狀態調節按5.2的規定執行。7.2試驗過程7.2.1安裝試樣，將試樣的軸線與試驗機上、下壓板的中心對準。7.2.2在試樣高度中間位置安放測量變形的儀表。施加初載(約為破壞載荷的5%),檢查并調整試樣及變形測量儀表，使整個系統處于正常工作狀態以及使試樣兩側壓縮變形一致。7.2.3同一試樣先測定壓縮彈性模量，再測定壓縮強度。7.2.4測定軸向壓縮彈性模量時，有自動記錄裝置可連續加載，否則應分級加載。連續加載施加載荷不宜超過破壞載荷的50%。加載速度按5.3的規定執行。采用分級加載時，級差為破壞載荷的5%~10%,分級應不少于五級，施加載荷不宜超過破壞載荷的50%,一般至少重復測定3次，取其兩次穩定的變形增量，記錄各級載荷及相應的變形值。宜采用應變片測試試樣變形，在管件試件有效測試段中部徑向對稱各貼一個應變片，粘貼示意圖按圖5規定進行。當管件試件直徑較小不適宜粘貼應變片時，可采用引伸計等方法測量管件試件變形。6GB/T43938.2—2024標引序號說明：1——管件試件軸線；2——應變片。圖5應變片粘貼示意圖7.2.5測定壓縮強度時，對試樣施加均勻、連續的載荷直至破壞。加載速度按5.3的規定執行。記錄破壞載荷(或最大載荷)與試樣的破壞情況。7.3試樣有效性判定7.3.1若試樣出現以下情況應予作廢：a)管件試件與內、外套筒發生脫粘；b)試樣在非有效測試段破壞。7.3.2同批有效試樣不足5個時，應重新制樣測試。8數據處理8.1軸向壓縮強度軸向壓縮強度(σe)按公式(1)計算。 (1)式中：oe——軸向壓縮強度，單位為兆帕(MPa);F——破壞載荷(或最大載荷),單位為牛(N);D——管件試件外徑，單位為毫米(mm);d管件試件內徑，單位為毫米(mm)。78.2軸向壓縮模量軸向壓縮彈性模量(E)按公式(2)計算。式中：E。——軸向壓縮彈性模量，單位為兆帕(MPa);L。——儀表測量標距，單位為毫米(mm);△F——材料彈性范圍內的載荷增量，單位為牛(N);△L——與△F對應L。內的變形增量，單位為毫米(mm)。8.3試驗結果計算試驗結果的算術平均值、標準差和離散