EN ISO 14125 纤维增强塑料复合材料 - 弯曲性能的测定

EN ISO 14125 纤维增强塑料复合材料 - 弯曲性能的测定

由国际标准化组织 (ISO) 制定并随后作为欧洲标准发布的《EN ISO 14125 纤维增强塑料复合材料——弯曲性能的测定》标准,描述了在三点弯曲(方法 A)和四点弯曲(方法 B)条件下测定纤维增强塑料复合材料弯曲性能的方法。该标准定义了标准试样,并补充了适用于其他尺寸试样的参数,以便在需要时使用。此外,该标准还包含一系列试验速度。

EN ISO 14125 纤维增强塑料复合材料 - 弯曲性能的测定

这种方法不适用于确定设计参数,但可用于材料筛选或作为质量控制测试。例如,弯曲模量只是拉伸杨氏弹性模量的合适值,因为该测试并非针对剪切应力引起的额外挠度(该挠度会导致弯曲模量值降低),而是采用能够最大限度减少这种影响的测试孔径/样品厚度比。拉伸性能和弯曲性能之间的差异也源于材料的结构和层状分布。

该方法适用于纤维增强热塑性塑料和热固性塑料复合材料。未增强塑料、颗粒填充塑料以及短纤维(即小于1毫米)增强塑料均属于ISO 178标准范围。

该方法使用从标准多用途测试样品的中间部分加工的样品(可模制成选定的尺寸,符合 ISO 3167 标准),或者使用从半成品或成品(如模具或层压板)加工的样品进行测试。

此方法规定了样品的优选尺寸。对不同尺寸的样品或在不同条件下制备的样品进行测试,可能会得出不具可比性的结果。其他因素,例如测试速度和样品预处理,也会影响结果。对于横截面或线性弹性响应区以上不均匀的材料,结果仅适用于所测试的厚度和结构。因此,当需要对比数据时,必须仔细控制并记录这些因素。

EN ISO 14125 标准以 ISO 178 标准为基础,但专门针对纤维增强塑料复合材料。因此,它保留了适用于玻璃纤维增​​强体系的测试条件。测试条件已扩展至包括三点加载(方法 A)和四点加载(方法 B)两种加载方式,并根据 ISO 178 标准,纳入了基于碳纤维和芳纶纤维等新型纤维的复合材料的测试条件。

原则上,将试样支撑成梁,并以恒定速率使其挠曲,直至试样断裂或变形达到预定值。在此过程中,测量施加在试样上的力和挠度。

该方法用于研究试样的弯曲行为,并确定特定条件下试样的弯曲强度、弯曲模量以及其他弯曲应力/应变关系参数。它适用于承受三点或四点弯曲载荷的自由支撑梁。试验几何形状的选择旨在限制剪切变形并防止层间剪切断裂。

四点加载几何形状可在中心加载元件之间提供恒定的弯矩。与三点加载试验中单个加载元件产生的应力相比,两个中心加载元件产生的压应力更低。选择四点加载几何形状时,中心跨度等于外跨度的三分之一。由于外支撑点之间的距离与等效三点加载情况相同,因此可以使用相同的试件。

简而言之,EN ISO 14125 是一项国际标准,它定义了测定纤维增强塑料复合材料弯曲性能(弯曲强度和模量)的方法。该标准适用于单向和多向纤维增强热固性和热塑性复合材料,包括层压板、模压片材和拉挤型材。

弯曲(三点弯曲或四点弯曲)试验是复合材料最常进行的力学试验之一,因为:

  • 与高硬度材料的拉伸试验相比,它相对简单且成本低廉。
  • 它将样品置于拉伸、压缩和剪切力的组合作用下,模拟许多结构应用(如梁和面板)中的真实载荷。
  • 它揭示了材料拉伸侧和压缩侧之间的行为差​​异(对于非对称或夹层复合材料很重要)。

EN ISO 14125 标准涵盖以下以玻璃纤维、碳纤维、芳纶纤维或其他纤维增强的复合材料:

  • 单向覆膜
  • 双面织物
  • 随机排列的垫子或切割纤维垫
  • 混合补充剂
  • 热固性和热塑性基体

本标准明确排除厚芯夹层结构(这些结构仅由 ISO 14125 涵盖表面,或由单独的标准(如 ISO 1922 或 ASTM C393)涵盖整个夹层)。

EN ISO 14125 标准根据预期失效模式和样品几何形状定义了三类测试方法:

  • I 类三点弯曲:支撑跨厚比为 16 ± 1:1。典型应用:薄样品,通用。
  • II 类三点弯曲:支撑跨厚比为 40 ± 1:1。典型应用:剪切精度较高,样品较厚。
  • III 类四点弯曲:支撑跨厚比,1/4 点加载,跨度 40:1。典型应用:纯弯曲(剪切效应最小化)。
  • IV级四点弯曲:支撑跨厚比,1/3点加载(可选)。典型应用:替代纯弯曲配置(很少使用)。

I 类模量是最常用的。当材料的横向剪切刚度较低时(例如,厚层压板或低模量基体),则选择 II 类模量。III 类和 IV 类模量通过消除大部分剪切效应,能更准确地近似弯曲时的真实拉伸/压缩模量。

执行 EN ISO 14125 测试时,

  • 样品始终按照 ISO 291 标准进行调节(通常为 23 摄氏度和 50% 相对湿度)。
  • 除非另有规定,否则支撑半径为 2 毫米,加载端半径为 5 毫米。
  • 故障的确切位置和模式会被记录下来,这对于质量控制至关重要。
  • 对于高模量碳复合材料,四点弯曲(III 类)通常能得到更一致的模量值。
  • 如果样品很厚(至少 15-20 毫米),则表面仅考虑 EN ISO 14125 标准,或者进行压力测试(ISO 14126 标准)。

多年来,凭借我们经验丰富的专业团队,我们始终关注客户需求,提供先进的测试服务,并协助客户建立、实施和改进管理体系。在此框架下,我们还根据“EN ISO 14125 纤维增强塑料复合材料 - 弯曲性能测定”标准为企业提供测试服务。

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