ICS 83.120 CCS Q 23 团 体 标 准 T/CSTM 00653—20 22 纤维增强聚合物基复合材料 超低温力学性能试验方法 Test method for mechanical properties of fib er reinforced polymer matrix composites at ultra - low temperatures 2022-05-27发布 2022-08-27 实施 中关村材料试验技术联盟 发布 CSTMhQÆSÑ^Ou( 全国团体标准信息平台 CSTMhQÆSÑ^Ou(全国团体标准信息平台 T/CSTM 0 0653—2022 I 前 言 本文件按照GB/T 1.1 —2020《标准化工作导则 第1部分：标准化文件的结构和起草规则》的规 定起草。 请注意本文件的某些内容可能涉及专利。本文件的发布机构不承担识别专利的责任。 本文件由中国材料与试验团体标准委员会建筑材料领域委员会（ CSTM/FC03 ）提出。 本文件由中国材料与试验团体标准委员会建筑材料领域委员会纤维增强复合材料技术委员会 （CSTM/FC03/TC11 ）归口。 CSTMhQÆSÑ^Ou( 全国团体标准信息平台 CSTMhQÆSÑ^Ou(全国团体标准信息平台 T/CSTM 0 0653—2022 1 纤维增强聚合物基复合材料超低温力学性能试验方法 警示——使用本文件的人员应有正规实验室工作的实践经验。 本文件并未指出所有可能的安全问题。 使用者有责任采取适当的安全和健康措施，并保证符合国家有关法规规定的条件。 1 范围 本文件规定了纤维增强聚合物基复合材料超低温力学性能试验的试验原理 、试验设备、试样、试验 步骤、试验结果 和试验报告。 本文件适用于连续纤维增强聚合物基复合材料在 -183 ℃～-269 ℃超低温下进行拉伸 、面内压缩 、 弯曲和剪切等力学性能试验， 超出上述温度范围及树脂浇铸体和塑料的超低温力学性能试验可参照使用。 2 规范性引用文件 下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。 其中， 注日期的引用文件， 仅该日期对应的版本适用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本 文件。 GB/T 1446 纤维增强塑料性能试验方法总则 GB/T 3355 聚合物基复合材料纵横剪切试验方法 GB/T 3356 定向纤维增强聚合物基复合材料弯曲性能试验方法 GB/T 5258 纤维增强塑料面内压缩性能试验方法 GB/T 28889 复合材料面内剪切性能试验方法 GB/T 30969 聚合物基复合材料短梁剪切强度试验方法 GB/T 38534 定向纤维增强聚合物基复合材料超低温拉伸性能试验方法 JC/T 773 纤维增强塑料 短梁法测定层间剪切强度 3 术语和定义 本文件没有需要界定的术语和定义。 4 试验原理 在-183 ℃～ -269 ℃超低温下，对试样施加拉力或压力直至试样破坏，获得试样的力学性能。 5 试验设备 5.1 试验机 CSTMhQÆSÑ^Ou( 全国团体标准信息平台 T/CSTM 0 0653—2022 2 试验机应符合 GB/T 1446 中的规定。 5.2 夹具、拉杆及超低温恒温器框架 5.2.1 应使用奥氏体不锈钢、镍基高温合金以及钛合金等 材料制造 。 5.2.2 试验夹具 应符合 GB/T 3355 ，GB/T 3356 ，GB/T 5258，GB/T 28889 ，GB/T 30969 ，GB/T 38534 ， JC/T 773 中的规定。选用其他标准时，试验夹具应符合所选标准的规定。 5.3 冷却装置 5.3.1 基本要求 冷却装置应能使试样冷却到规定温度，规定温度 应通过冷却介质（如液氦等）或制冷装置（如制冷 机）冷却获得。常用冷却介质及其沸点见附录 A。 5.3.2 超低温恒温器 5.3.2.1 超低温恒温器的框架应与试验机相匹配，并能容纳超低温恒温器。 5.3.2.2 超低温恒温器宜采用具有多层绝热结构的不锈钢真空杜瓦瓶， 并能保证试验区域温度偏差不超 过±3 ℃。均温带的长度应不小于试样加载端之间的长度。 5.3.2.3 超低温恒温器应不影响加载力方向与试样几何轴线的同轴度。 5.3.3 辅助设备 超低温恒温器与冷却介质输液管需要真空绝热。 使用冷却介质 冷却的， 需配备包括冷却介质输液管、 真空泵、冷却介质杜瓦瓶、氮气瓶等辅助设备；使用制冷机冷却的，需配备循环冷却水等辅助设备。 注：冷却介质输送操作不当，可能会对事先未采取符合相关规定安全防范措施的操作人员造成伤害及测试仪器、试 样的损坏。 5.4 温度测量仪器 温度测量仪器由温度计和指示装置组成。其分辨率应小于或等于 1 ℃，温度计应覆盖工作温度范 围并进行定期校准。 5.5 应变测量装置 5.5.1 采用能在超低温环境下使用的引伸计或其他超低温应变测量装置测量应变，测量精度应符合 GB/T 1446 的要求。 5.5.2 按照试验机操作系统中的引伸计标定程序，引伸计应定期在实际试验温度下进行自标定，并定期 进行校准。 5.5.3 在超低温下使用应变片时，胶黏剂应与应变片、试样相匹配 ；粘接应变片的胶黏剂固化 温度应低 于试样成型温度，应变片自补 偿系数应与试样的线膨胀系数相匹配。 6 试样 6.1 形状、尺寸和数量 试样形状、 尺寸和数量应符合 GB/T 3355 ，GB/T 3356 ，GB/T 5258 ，GB/T 28889 ，GB/T 30969 ，GB/T 38534，JC/T 773 中的规定。采用 GB/T 3355时，试样长度为 180 mm～200 mm。 CSTMhQÆSÑ^Ou( 全国团体标准信息平台 T/CSTM 0 0653—2022 3 6.2 加强片 需要使用加强片的试验，加强片 应使用铝合金板或纤维织物增强聚合物基复合材料板 。粘接加强片 的胶黏剂固化温度 应低于试样成型温度。 7 试验步骤 7.1 试验前准备 试验前， 试样外观检查 、状态调节 、编号和 测量应符合 GB/T 3355 ，GB/T 3356 ，GB/T 5258 ，GB/T 28889，GB/T 30969 ，GB/T 38534 ，JC/T 773 中的规定。 7.2 试样安装 7.2.1 试样与夹具的装配，按照 GB/T 3355 ，GB/T 3356 ，GB/T 5258 ，GB/T 28889 ，GB/T 30969 ，GB/T 38534，JC/T 773 中的规定执行 ，拉伸、面内压缩 、纵横剪切 和面内剪切夹具应与试样夹持紧密 。 7.2.2 在超低温恒温器框架上安装试样时，仪器的信号线应充分松弛。 7.2.3 试样中心线与夹具中心线及连接拉杆的中心线应保持一致。 7.3 温度测量装置安装 7.3.1 采用气态介质或制冷机冷却时，在试样工作段的两端及中间位置各安装一支温度计，并保持测温 头与试样表面接触良好。 按照 GB/T 28889 ，GB/T 30969 ，JC/T 773 中规定进行试验的试样，可 在其工 作段安装一支温度计 。 7.3.2 采用液态介质冷却时，试样与夹具应完全浸泡在介质中，并在其中任意一点测量试样温度。 7.4 应变测量装置安装 7.4.1 用引伸计测量应变时，尽可能将引伸计安装在试样工作段的中 间位置。 7.4.2 用应变片测量应变时，应采用温度补偿片法进行测量。 7.5 预加载 试样安装完成后，应对试样进行预加载，并始终保持预加载荷不超过最大破坏载荷的 5%。 7.6 冷却过程 7.6.1 在冷却前，应采用空气喷射器或热吹风机彻底干燥超低温恒温器。 7.6.2 安装超低温恒温器，进行试样冷却： a） 当采用沸点低于液氮的冷却介质冷却时， 应先对超低温恒温器抽真空 （相对真空度应小于 -0.097 MPa ）， 再使用液氮对其进行预冷，随后排空液氮，最后向超低温恒温器中输入沸点低于液氮的冷却介质； b）采用制冷机冷却时，超低温恒温器应保持真空状态（相对真空度应小于 -0.097 MPa ）直至试验结束。 7.6.3 试样冷却到规定试验温度后，应保温一定时间： a）冷却介质为液态时，保温时间不少于 10 min； b）冷却介质为气态时，保温时间不少于 20 min； c）制冷机冷却时，保温时间不少于 30 min。 7.6.4 冷却介质为气态或制冷机冷却时， 规定的试验温度值与试样中间位置测量温度显示值之间允许的 温度偏差不超过 ±3 ℃。试验过程中，试样工作段两端温度差的绝对值应不超过 3 ℃。 CSTMhQÆSÑ^Ou( 全国团体标准信息平台 T/CSTM 0 0653—2022 4 7.6.5 试验温度为 -183 ℃、-