GB/T 1449-2005《纤维增强塑料弯曲性能试验方法》由国家质检总局于 2005 年 5 月 18 日发布,并于 2005 年 12 月 1 日实施。该标准在中国标准分类中归属于 Q23 纤维增强复合材料,在国际标准分类中归属于 83.120 增强塑料。
弯曲应力:跨距中点试样外表面层的公称应力。
弯曲强度:试样在弯曲破坏下,破坏载荷或最大载荷时的弯曲应力。
挠度:跨距中点试样表面在弯曲过程中距初始位置的距离。
破坏挠度:试样破坏时的挠度。
弯曲应变:跨距中点试样外表面层的长度变化率。
弯曲弹性模量:材料在弹性范围内,弯曲应力与相应的弯曲应变之比。
设备准备:选择并校准万能试验机,确保其传感器容量为 10kN。安装标准塑料三点弯曲夹具,准备位移计,设置量程为 10mm,分辨率为 0.1μm。
样品准备:选取三组玻纤增强型塑料样品,将样品分别安装于三点弯曲夹具上,确保固定牢固。
测试步骤:
弹性模量测试:设定试验速度为 2mm/min。启动试验机,对样品施加垂直负荷。使用位移计实时测量样品的挠度变化。
屈服后处理:当样品屈服后,停止试验并卸下位移计。调整试验机横梁速度至 10mm/min。继续施加载荷,测取样品的断裂载荷与变形数据。
试验环境:试验温度保持在室温条件下进行,确保环境稳定性。
数据记录:在整个测试过程中,记录位移计测得的挠度数据,以及试验机的负荷与位移数据。
适用范围对比:
GB/T 1449-2005 对应于 ISO 14125:1998,采用三点弯曲试验方法,适用于测定纤维增强塑料(包括热塑性和热固性塑料)的弯曲强度、弯曲弹性模量、规定挠度下的弯曲性能等。
ASTM D7264 适用于测试聚合物基复合材料的弯曲刚度和强度性能,可采用三点和四点弯曲加载系统,适用范围更广,包括长跨距、大尺寸的长梁四点弯曲。
试验原理对比:
两者均采用无约束支撑,通过三点或四点弯曲,以恒定的加载速率使试样破坏或达到预定的挠度值,并测量记录试样施加的力值和试样产生的挠度。但最大弯矩和最大弯曲应力点的位置不同,四点弯曲的最大弯矩位置在两个支座的中心位置,而最大弯曲应力位于两个加载头的下方;三点弯曲的最大弯矩和最大弯曲应力位置都在支座的中心位置。
设备要求对比:
试验机要求:GB/T 1449-2005 中试验机要求符合 GB/T 1446-2005 要求,载荷精度要求控制在 ±1%以内,机械式和油压式试验机适用吨位的选择应使施加载荷落在满载的 10%~90%(尽量落在满载的一边),且不小于试验机吨位的 4%。ASTM D7264 中试验机要求精度满足 E4 试验机力值校准规程,对试验机具有更严格的检定要求。
弯曲装置要求:GB/T 1449 规定加载上压头为圆柱面,其半径 R=5mm。支座圆柱半径根据试样厚度要求分成两类,若试样出现明显的支座压痕,r 应改为 2mm。ASTM D7264 规定加载头和支座半径的尺寸均为 (5±0.1) mm,且规定了加载头和支座材料的硬度需≥55HRC。相比之下,ASTM D7264 对支座半径的规定更为合理。
弯曲跨厚比规定对比:
GB/T 1449 推荐跨距 l 按照试样厚度 h 换算得到 l=(16±1) h,对于很厚或很薄的试样可调整跨厚比。ASTM D7264 推荐试样的跨厚比 l/h 为 32∶1,也可选择其他跨厚比,但需在报告中注明。相比之下,ASTM D7264 推荐的试样的跨厚比更为合理。
测试试样规定对比:
GB/T 1449 将试样分成纤维增强热塑性塑料和纤维增强热固性塑料两大类,根据试样厚度选择不同的试样宽度,试样最小长度为试样厚度的 20 倍。对仲裁试样的规定与常规试样有所不同。ASTM D7264 中规定,标准弯曲试样的厚度为 4mm,宽度为 13mm,跨厚比为 32∶1,长度为 1.2 倍跨距长度。对于无法满足标准厚度的材料体系,可以采用其他厚度尺寸代替,但要保证跨厚比为 32∶1,试样宽度尺寸为 13mm。相比之下,ASTM D7264 推荐的试样尺寸简单,方便制作与测试。
试验速率要求对比:GB/T 1449 中规定常规弯曲试验速率为 10mm/min,仲裁弯曲试验速率为 h/2mm/min。
GB/T 1449-2005 为国内纤维增强塑料弯曲性能试验提供了统一的标准和方法,确保了不同生产厂家和检测机构在进行试验时能够遵循统一的规范,保证了测试结果的准确性和可比性。
该标准明确了试验的各个环节,包括试样、试验设备、试验条件、试验步骤及结果计算等,为行业内的生产企业、检测机构和科研单位提供了详细的指导,有助于提高纤维增强塑料产品的质量和性能。
在一些特定的应用场景中,如国内的工程建设、电子、汽车等领域,GB/T 1449-2005 更符合国内的实际情况和需求,能够更好地服务于国内相关产业的发展。
在实际应用中,应严格按照标准规定的试样要求进行制备,确保试样的尺寸、几何形状和热处理等符合标准要求,以保证试验结果的准确性。
选择符合标准要求的试验设备,并进行定期校准和维护,确保设备的精度和稳定性。
严格控制试验条件,如试验温度、速度等,避免因试验条件的变化而影响试验结果。
在进行结果计算和分析时,应准确理解标准中的术语和定义,按照标准规定的方法进行计算和分析,确保结果的可靠性。
与其他国内外相关标准进行对比时,应充分考虑标准的适用范围、试验方法和要求等方面的差异,选择最适合的标准进行试验和评估。