GB/T 1449-2005《纖維增強塑料彎曲性能試驗方法》由國家質檢總局于 2005 年 5 月 18 日發布,并于 2005 年 12 月 1 日實施。該標準在中國標準分類中歸屬于 Q23 纖維增強復合材料,在國際標準分類中歸屬于 83.120 增強塑料。
彎曲應力:跨距中點試樣外表面層的公稱應力。
彎曲強度:試樣在彎曲破壞下,破壞載荷或最大載荷時的彎曲應力。
撓度:跨距中點試樣表面在彎曲過程中距初始位置的距離。
破壞撓度:試樣破壞時的撓度。
彎曲應變:跨距中點試樣外表面層的長度變化率。
彎曲彈性模量:材料在彈性范圍內,彎曲應力與相應的彎曲應變之比。
設備準備:選擇并校準萬能試驗機,確保其傳感器容量為 10kN。安裝標準塑料三點彎曲夾具,準備位移計,設置量程為 10mm,分辨率為 0.1μm。
樣品準備:選取三組玻纖增強型塑料樣品,將樣品分別安裝于三點彎曲夾具上,確保固定牢固。
測試步驟:
彈性模量測試:設定試驗速度為 2mm/min。啟動試驗機,對樣品施加垂直負荷。使用位移計實時測量樣品的撓度變化。
屈服后處理:當樣品屈服后,停止試驗并卸下位移計。調整試驗機橫梁速度至 10mm/min。繼續施加載荷,測取樣品的斷裂載荷與變形數據。
試驗環境:試驗溫度保持在室溫條件下進行,確保環境穩定性。
數據記錄:在整個測試過程中,記錄位移計測得的撓度數據,以及試驗機的負荷與位移數據。
適用范圍對比:
GB/T 1449-2005 對應于 ISO 14125:1998,采用三點彎曲試驗方法,適用于測定纖維增強塑料(包括熱塑性和熱固性塑料)的彎曲強度、彎曲彈性模量、規定撓度下的彎曲性能等。
ASTM D7264 適用于測試聚合物基復合材料的彎曲剛度和強度性能,可采用三點和四點彎曲加載系統,適用范圍更廣,包括長跨距、大尺寸的長梁四點彎曲。
試驗原理對比:
兩者均采用無約束支撐,通過三點或四點彎曲,以恒定的加載速率使試樣破壞或達到預定的撓度值,并測量記錄試樣施加的力值和試樣產生的撓度。但最大彎矩和最大彎曲應力點的位置不同,四點彎曲的最大彎矩位置在兩個支座的中心位置,而最大彎曲應力位于兩個加載頭的下方;三點彎曲的最大彎矩和最大彎曲應力位置都在支座的中心位置。
設備要求對比:
試驗機要求:GB/T 1449-2005 中試驗機要求符合 GB/T 1446-2005 要求,載荷精度要求控制在 ±1%以內,機械式和油壓式試驗機適用噸位的選擇應使施加載荷落在滿載的 10%~90%(盡量落在滿載的一邊),且不小于試驗機噸位的 4%。ASTM D7264 中試驗機要求精度滿足 E4 試驗機力值校準規程,對試驗機具有更嚴格的檢定要求。
彎曲裝置要求:GB/T 1449 規定加載上壓頭為圓柱面,其半徑 R=5mm。支座圓柱半徑根據試樣厚度要求分成兩類,若試樣出現明顯的支座壓痕,r 應改為 2mm。ASTM D7264 規定加載頭和支座半徑的尺寸均為 (5±0.1) mm,且規定了加載頭和支座材料的硬度需≥55HRC。相比之下,ASTM D7264 對支座半徑的規定更為合理。
彎曲跨厚比規定對比:
GB/T 1449 推薦跨距 l 按照試樣厚度 h 換算得到 l=(16±1) h,對于很厚或很薄的試樣可調整跨厚比。ASTM D7264 推薦試樣的跨厚比 l/h 為 32∶1,也可選擇其他跨厚比,但需在報告中注明。相比之下,ASTM D7264 推薦的試樣的跨厚比更為合理。
測試試樣規定對比:
GB/T 1449 將試樣分成纖維增強熱塑性塑料和纖維增強熱固性塑料兩大類,根據試樣厚度選擇不同的試樣寬度,試樣最小長度為試樣厚度的 20 倍。對仲裁試樣的規定與常規試樣有所不同。ASTM D7264 中規定,標準彎曲試樣的厚度為 4mm,寬度為 13mm,跨厚比為 32∶1,長度為 1.2 倍跨距長度。對于無法滿足標準厚度的材料體系,可以采用其他厚度尺寸代替,但要保證跨厚比為 32∶1,試樣寬度尺寸為 13mm。相比之下,ASTM D7264 推薦的試樣尺寸簡單,方便制作與測試。
試驗速率要求對比:GB/T 1449 中規定常規彎曲試驗速率為 10mm/min,仲裁彎曲試驗速率為 h/2mm/min。
GB/T 1449-2005 為國內纖維增強塑料彎曲性能試驗提供了統一的標準和方法,確保了不同生產廠家和檢測機構在進行試驗時能夠遵循統一的規范,保證了測試結果的準確性和可比性。
該標準明確了試驗的各個環節,包括試樣、試驗設備、試驗條件、試驗步驟及結果計算等,為行業內的生產企業、檢測機構和科研單位提供了詳細的指導,有助于提高纖維增強塑料產品的質量和性能。
在一些特定的應用場景中,如國內的工程建設、電子、汽車等領域,GB/T 1449-2005 更符合國內的實際情況和需求,能夠更好地服務于國內相關產業的發展。
在實際應用中,應嚴格按照標準規定的試樣要求進行制備,確保試樣的尺寸、幾何形狀和熱處理等符合標準要求,以保證試驗結果的準確性。
選擇符合標準要求的試驗設備,并進行定期校準和維護,確保設備的精度和穩定性。
嚴格控制試驗條件,如試驗溫度、速度等,避免因試驗條件的變化而影響試驗結果。
在進行結果計算和分析時,應準確理解標準中的術語和定義,按照標準規定的方法進行計算和分析,確保結果的可靠性。
與其他國內外相關標準進行對比時,應充分考慮標準的適用范圍、試驗方法和要求等方面的差異,選擇最適合的標準進行試驗和評估。