ISO 527-5中文

ISO 527-5
塑料——拉伸性能测试
第5部分：单向纤维增强塑料复合物测试条件
前言
国际标准化组织是一个世界性的国家标准机构联合会。

国际标准的制定由ISO技术委员会进行。

对于已经建立技术委员会的学科，每个感兴趣的成员均有权代表该委员会。

国际组织、政府和非政府组织均与ISO 联系并参与了标准制定工作。

ISO海域国际电工委员会进行了密切合作，研究所有电工技术标准化事务。

国际标准草案依据国际标准起草规则提出，第二部分。

技术委员会的主要工作是制备国际标准。

国际标准草案需经过技术委员会投票，至少75%通过时才能出版成为国际标准。

请注意，本标准的一些内容可能涉及专利权。

ISO不负责鉴定这些专利权。

国际标准ISO 527-5由ISO/TC61技术委员会，塑料及纤维增强复合材料，SC13子委员会，机械性能部制定。

第二版取消并代替第一版(ISO 527 - 5:1997),产生一些修改。

主要变化如下:
-引用标准已经更新
-在6.1.2中，专门指定了缠绕成型制备试样的标准厚度。

使用通用标题“塑料——拉伸性能测试”，ISO 527由以下部分组成：
第一部分：通用原则
第二部分：注塑和挤出塑料测试条件
第三部分：薄板与薄膜测试条件
第四部分：各向同性与正交纤维增强塑料复合物测试条件
第五部分：单向纤维增强塑料复合物测试条件
1 适用范围
1.1基于在第一部分中给出的通用原则，ISO 527的这部分阐述了对单向纤维增强塑料复合材料拉伸
性能进行测试的测试条件。

1.2见ISO 527-1:1993,1.2部分
1.3该测试方法适用于所有单向纤维增强的聚合物基复合材料体系。

其他需要满足的条件，包括失效
模式都在ISO 527的这一部分。

该测试方法对于热塑性树脂基体和热固性树脂基体的复合材料均使用，包括预浸料。

增强体包括碳纤维、玻璃纤维、芳纶纤维和其他相似的纤维。

增强体的形状包括单向（即完全一致）纤维和粗纱、单向织物以及条带。

该方法通常不适用于不同角度单向层组成的多向材料（参见ISO 527-4）。

1.4根据施加应力相对于纤维方向不同，有两种不同类型的测试样品（参见6）。

1.5见ISO 527-1:1993,1.5部分。

2引用标准
一下引用标准对本标准的应用必不可少。

对于标明日期的引用，只有引用的版本适用。

对于未标明日期的引用，最新版本的引用文件（包括任何修改）适用。

ISO 527-1:1993，塑料——拉伸性能测试——第1部分：通用原则
ISO 527-4，塑料——拉伸性能测试——第4部分：各向同性和正交各向异性纤维增强复合材料的实验条件
ISO 1268（所有部分），纤维增强塑料——测试样品制备方法
ISO 2818，塑料——制备试样的加工
ISO 3534-1，统计数据——词汇和符号——第1部分：一般统计术语和概率术语
3原理
见ISO 527-1:1993,3部分
4术语和定义
对于本文，以下术语和定义适用。

4.1标距长度
见ISO 527-1:1993,4.1部分。

4.2测试速率
见ISO 527-1:1993,4.2部分。

4.3拉应力
σ(工程)
见ISO 527 - 1:1993，除了A类试样记为σ1和B类试样被记为σ2（A试样和B试样的具体情况见6部分），其余见4.3部分。

4.3.1拉伸强度
σM
见ISO 527-1:1993,除了A类试样记为σM1和B类试样被记为σM2，其余见4.3.3部分。

4.4拉伸应变
ε
原始标距长度每单位长度内增加的长度
标注1 A类试样的应变记为ε1，B类试样的应变记为ε2.
标注2 结果用无量纲的比例或百分比表示。

4.5 拉伸强度拉伸应变；断裂拉伸应变
εM
试样在拉伸强度对应点处的拉伸应变
标注1 A类试样的断裂拉伸变量记为εM1，B类试样的断裂拉伸应变记为εM2
标注2 结果用无量纲的比例或百分比表示。

4.6拉伸弹性模量；杨氏模量
E-1
除了A类试样的弹性模量记为E1，B类试样的拉伸弹性模量记为E2以外，见ISO 527-1:1993，4.6部分。

标注使用的应变值在ISO 527-1:1993,4.6部分，即ε’0,000 5 和ε’’0,002 5(见图1)，除非材料或技术说明中规定了其他值。

4.7泊松比
µ
A类试样的µb记为µ12，µh记为µ13，使用图2中的对应关系，B类试样的µb记为µ21，µh记为µ23.
4.8试样坐标轴
如图2所示，为材料在测试中的坐标轴。

平行于纤维的方向记为1方向，垂直于纤维方向（与纤维在同一平面内）记为2方向。

标注1方向也称为0°方向和纵向方向，2方向也称为90°方向和横向方向。

X——应变,ε
Y——应力,σ
a——斜率E
图1——应力-应变曲线
图2——单向增强树脂基复合材料的坐标轴
5 实验装置
测微器或等效测量仪器（见5.2.1）的度数应精确到0.01mm或更优。

如果在不规则表面上测量，仪器应带有尺寸合适、端部为球形的测量头，如果测量表面为光滑的平面（如经过机械加工），测量仪器应带有平面测量头。

5.2.2不适用于本部分
应注意确保抓爪施加的力仅仅足以防止加载失败时试样下滑。

由于此类材料的横向强度较低，过度施加压力可能会导致试样破坏。

可以设置恒定压强的液压装置是一种较好的选择。

使用与试样粘结的应变仪时，横向计量器存在横向效应，会产生误差。

通常情况下，各向异性的复合材料的这一误差远大于金属等各向同性材料的测量误差。

精确测量泊松比应该对这一效应进行修正。

标注建议按照附录B 的内容检查试样对齐方式和加载的力。

6测试试样
6.1形状和尺寸
6.1.1综述
根据测试方向相对于纤维方向的变化，在ISO 527的这一部分使用了两种试样，如图3所示。

1 试样
2加强片
3夹具
a 加强片纤维取向
b B类试样中的纤维取向
c A类试样中的纤维取向
d 夹具覆盖区域
毫米尺寸
A类型B类型
L3 总长度250 250（见标注2）
L2 加强片之间的距离150±1 150±1
b1 宽度15±0.5 25±0.5
h 厚度1±0.2 2±0.2
L0 标距长度（推荐使用伸长计）50±1 50±1
L 夹具间初始距离（名义）136 136
L T 加强片长度＞50 ＞50（见标注2）
h T 加强片厚度0.5~2 0.5~2
标注1 对于试样质量及平行度的要求见6
标注2 按照ISO 1268-4使用缠绕成型制备的试样，其总长度可以为200mm，加强片长度为25mm。

图3——A类和B类试样
6.1.2A类试样（纵向方向）
A类试样宽为15mm±0.5mm，总长度为250mm，厚度为1mm±0.2mm。

对于缠绕成型制备的试样，厚度为2mm±0.2mm。

每个试样的侧边应该平行，误差在0.2mm以内。

6.1.3 B类试样（横向方向）
B类试样宽度为25mm±0.5mm,总长度为250mm，厚度为2mm±0.2mm。

每个试样的侧边应保持平行，误差在0.2mm之内。

对于按照ISO 1268-5标准，使用缠绕成型工艺制备的板材状B类试样，其长度也可以是200mm。

6.2试样的制备
6.2.1综述
对于模塑层板材料，应按照ISO 1268或其他指定/认可的步骤制备测试层板。

从测试层板上裁切单个或一组测试样品（见附录A）。

在成品的情况下（例如生产或交付时的质量控制），应取一般水平的产品为试样。

确保所有试样的轴线与平均纤维轴线的角度在0.5°以内。

机械加工试样的参数在ISO 2818中有详细说明。

裁切试样进一步的指导在附录A中给出。

6.2.2端柄
试样的两端应使用加强片增强，最好使用±45°交叉铺层或玻纤增强的树脂基复合材料层板做加强片。

加强片厚度应在0.5mm到2mm之间，形状应为矩形（即不是锥形）。

使用其他替代加强片时可以的，但应当表明与推荐的加强片相比，其强度相同或更高，切没有更大的变异系数（见ISO 527-1:1993,10.5条款和ISO 3534-1）。

可能的替代加强片包括使用测试材料制备的加强片，机械固定加强片和使用粗糙材料（如砂纸和磨砂夹紧面）制备的非粘合的加强片。

使用不贴加强片的试样进行测试时，夹具之间的距离应与贴加强片试样的距离相同。

6.2.3 加强片的应用
如附录A，使用高延展性的胶黏剂将加强片贴在试样的端部。

标注对于但个试样或成组试样，加强片粘贴步骤相同。

6.3 标线
见ISO 527-1:1993,6.3.
6.4 试样检查
见ISO 527-1:1993,6.4.
7试样数
参照ISO 527-1:1993，二级条款7.1和7.3（7.2并不适用）
8实验条件
参照ISO 527-1:1993，第8条
9 实验步骤
9.1 测试环境
参照ISO 527-1:1993，条款9.1
9.2 试样尺寸测量
参照ISO 527-1:1993，条款9.2，厚度测量需要精确到0.01mm，并且第3.4条不适用
9.3 试样夹持
参照ISO 527-1:1993，条款9.3，最少如图3所示夹持7mm
9.4 预紧力
参照ISO 527-1:1993，条款9.4
9.5 伸长计，应变测试区以及测试标记的设置
参照ISO 527-1:1993，条款9.5，测试区长度测量精确到1%甚至更好
9.6 测试速率
对A型试样，是2mm/min，对B型试样，是1mm/min
9.7 数据收集
参照ISO 527-1:1993，条款9.7
10 结果计算与表示
参照ISO 527-1:1993，条款10，除却?
11 准确度
本实验方法的准确度还不知道，还没有实验数据
12 实验报告
a)引用ISO 527的本部分，包含试样类型，实验速率，格式如下所示
附A
屈服应变的定义
历史上，屈服应变是通过在一条连续记录的应力应变曲线上画出一条水平的切线来得到的。

随着计算机控制技术的进步，应力应变曲线的估计不得不采用一系列的不连续的由记录电子设备性能决定的数据点来得到。

由于不管是电子还是机械方式都有的信号噪声，在一系列数据中总会有一些分散的点，而这些分散的点在获得性能的时候则必须被考虑进去。

对于屈服点的定义，以下项目比较重要。

------对于塑料材料来说，应力应变行为各不相同，屈服区可能是一个窄峰（比如对ASA 来说），也有可能是一个较宽的平台（比如POM ，湿润的PA6）
------屈服应变的定义决定于屈服区中数据点的最高点（在必要的条件下）
------然而，被选中的数据点必须是实际有意义的：信号噪声会导致选择一些不合适的点。

------数据点必须允许有有意义的设计决定权。

比如，对于一个表现出屈服平台的材料来说，一种有用的设计限制可能就接近平台的起始端而不是中心位置处。

可通过不同方法从电子数据点中寻找到屈服点
------点对点对比来获得最大值。

这是一个相对简单的过程，但往往需要额外的检测来防止错误选择了那些与噪音有关的最大值。

这就有可能，比如说，会把运动的估算区间加入进去，这种误差的宽度决定于系统误差。

系统误差是由材料行为和试验装置的综合效应决定的。

------斜线法：这个方法包含了大量的计算，但是随着计算机技术的进步，也是可操作的。

一个斜线法的标准也包含着这种可变化的估值区间，因此考虑到这种误差在内，需要计算一个回归斜率的应力/应变曲线。

这种方法有着平滑曲线和过滤效应的作用，会降低信息噪音所带来的影响。

另外，必须决定好一个标准，这样斜线就会能表整出一个屈服点，比如： ------估值区间选择中心点的斜率在第一次的时候是负值的。

------估值区间选择中心点的斜率在第一次的时候包含着有限的正值。

在ISO527之前版本的的草本中，提出了以下的标准，对一个运动的区间采取了中心点法，在这种情况下，斜率会小于或者等于该点出的应力值。

⎥⎦
⎤
⎢⎣⎡≤=σεσεεd d y (A.1)
------这种标准的优势在于可以得到，这种屈服应变会与第一次应力应变曲线的主斜率变化相近。

屈服应变值，会比现阶段所采取方法得到的数值要低一些，这方法不如宽的屈服峰有效。

------另外，对于斜率法来说，估值区间的正确宽度也是由系统决定的，而明确这个正确宽度需要使用者对测试方法和材料有着深刻的理解。

这些例子说明，有许多决定屈服应变的方法。

选择并且采用一种方法，为了对比试验结果来说是可能的，但是考虑到现有的机器以及软件设施，这种尝试很可能是无效的。

有一个解决办法就是采取验证机制。

这种验证机制必须包含许多系列的参考数据，而这些参考数据所对应的相关属性是被专家同意的。

这些数据库可以被用在不同的估值软件中，并用来检验在那些参数的情况下，软件可以得到正确的数据。

这个系统可以允许不同的估值程序来保证测试结果的相对性。

另外一种相似的金属拉伸测试的系统已经问世，详情请参阅 /server.php?show=ConWebDoc.2886.
对于应变区间的宽度来说，下面的公式可以采用：
ε
ε
∆=∆⨯=f t f n
0R 6060n L nr
vL r L n L v f ===∆εε
在以上公式中
n—数据点个数
f---机器得到数据的频率，请看公式（1），单位s-1
Δε---应变区间
ε---应变速率，单位s-1
v---连杆器速率，单位mm/min
L---夹持距离，单位mm
L0---测试区长度，单位mm
r---测量精度，单位mm
公式（A.2）所对应的应变区间在图（A.1）中表示，把R作为参数可以得到一系列数据点。

Y
0,16
0,14
0,12
0,10
0,08
0,06
0,04
0,02
0,00
0 20 40 60
Key
X 数据点个数
Y 应变区间，%
图A.1 —根据公式(A.2)所得应变区间
0,00
附B
泊松比定义所需伸长计精确度
不推荐采用定义模量的应变区域来决定泊松比。

在模量区域，测试长度的伸长计准确度达到1%，也就是说，对于多重目的的试样，在试样的测试长度为75mm时，伸长计必须可以测量在1.5微米的范围内。

假设其泊松比为0.4，大多数热塑性塑料来说的典型范围，测试长度为75mm，测试区域的宽度增加8微米的时候，长度增加150微米。

为了对于纵向方向上也能得到同样的1%的测量精度，需要另一方向变形的测试系统需要能够测量精度达到0.1微米，这是一个比较严重的条件。

假设决定泊松比决定于应变在0.3%-1.5%的范围之内，宽度将下降50微米，这就需要在层间1%的收缩时，分辨率达到0.5微米。

附C
拉伸模量定义所需的一些校准要求
C.1 通用
在5.5中已经对伸长计的通用要求做出了规定。

如果装置被用来测量拉伸模量E t，伸长计必须满足这种额外的，更严格的，也更加精确地要求。

本附件主要明确了在应对这种额外的精确度的需求时，所采用的具体程序，还有相关的计算装置的表现。

C.2 校准过程
C.2.1通用
原本这种额外的证明会和ISO9513同时进行，然后这种证明被分别推出了。

除非再有其余的声明，校准的条件将同ISO9513中所描述的一样。

按照ISO9513：1999中5.5.1条款所描述的过程对系统进行准备。

按照ISO9513:1999中条款5.5.2所描述的步骤进行，采用两种不同的测量方式，在增长的运动方向上，相对应所要求的标准长度上0.05%-0.25%（请参考表ISO9513:1999中的表B.1）。

两次运行的两个读数的差值的平均值，需要进行不同位移情况下的差值进行对比。

为了适合ISO 527中的本部分，所施加位移与所表征位移之间的相对误差应该小于或等于正负1%，在测量长度为50mm的情况下，或者当测量长度小于50mm的时候，大于或者小于或者相等于正负1微米。

T able C.1 —伸长计精确度要求
备注：第一次位移和第二次位移两次伸长计读书的误差极限？
由于在测量长度小于50mm时，伸长计比较难以达到所需要的性能，因此推荐在进行模量测量时试样的测量长度大于等于50mm。

C2.2 校准参数的精确度要求
校准参数的精确度要求需要满足ISO 9513;1999 Table 2中，Class 0,2中的要求。

C2.3 校准报告
校准报告需要包含以下内容
a 参考了ISO 527中的附录中的某部分。

(比如ISO 527-1:2012,附录C)。

b 伸长计系统拥有者的名字以及地址。

c 在ISO9513中所要求的其他信息。

d 校准结果。