2015玻璃纤维管轴向拉伸性能标准测试方法

玻璃纤维管轴向拉伸性能的标准试验方法

1、范围

1.1 本标准覆盖了玻璃纤维管在特定条件下轴向拉伸性能的标准，包括预处理、温度和试验速度。热固性玻璃纤维增强树脂管和玻璃纤维增强聚合物砂浆管都属于玻璃纤维管。

注1——基于本标准的目的，聚合物不包括天然高分子。

1.2 本实验方法只适用于直径小于或等于6in（150mm）的管子。如果有合适的仪器，也可用于测试较大直径的管子。

1.3 实验数据采用英制单位并作为标准。括号中的内容只用于提供信息。

1.4 本标准规定了部分与它的应用有关的安全问题，但不全面。使用本标准的人们有责任建立适当的安全和健康规范，并确定其局限性。注2——ISO中没有与之相等的标准。

2、参考文献

2.1 ASTM标准

C33 骨料混凝土规范

D618 塑料材料的试验方法

D638 塑料拉伸性能测试方法

D638M 塑料拉伸性能标准测试方法（米制）

D883 与塑料相关的术语

D1600 塑料相关术语的缩写

D3567 玻璃纤维（玻璃纤维增强热固性树脂）管和管件的尺寸的

测量方法

E4 试验机器的的力学校正方法

E83 计量系统的校正和分类方法

F412 塑料管道系统的相关术语

3、术语

3.1概述——若没有其它说明，定义均依据D883和F412中相关术语的规定，缩写按照D1600中的规定。

3.2 其它关于塑料拉伸试验词条的定义和符号在试验方法D638和D638M的附录中标明。

3.3 本标准专用术语的定义

3.3.1 骨料——一种符合说明C33的硅土沙，应用于渐变需要的除外。

3.3.2 树脂层的外表面——涂抹在管子结构层外表面的树脂层，包括有填料的，无填料的，增强的或未增强的。

3.3.3 玻璃纤维管——玻璃纤维嵌入树脂固化或缠绕在树脂外层固化的管状产品，这种混合结构可能含有骨料、颗粒状或层状填料、触变剂、颜料或染料；也可能含有热塑性或热固性的内衬层。

3.3.4 内衬——壁内层的厚度最小为0.005in（0.13mm），如9.1.2所述，根据流体力学，内衬层不提供强度。

3.3.5 增强聚合物砂浆管（RPMP）——含有骨料的玻璃纤维管。

3.3.6 增强热固性树脂管（RTRP）——没有骨料的玻璃纤维管。

3.3.7 增强壁厚——除去内衬层和外表面的壁厚。

4、意义和应用

4.1 拉伸性能包括弹性模量、屈服应力、在屈服点以外的伸长率、拉伸强度、断面延伸率和能量吸收强度。具有低柔顺性的材料可能没有屈服点。为了更好的描述材料的性能需要不同温度、湿度、作用时间或其它因素下的应力应变数据。

4.2 拉伸试验可以为研究发展、工程设计、质量控制、接收或拒收和其它特殊用途提供实验数据。本实验对载荷-时间范围较大的标准试验的意义不大。这种用途需要其它适当的试验，例如冲击、蠕变和疲劳。

注3——材料的制备方法是影响测试结果的众多因素之一。那么对比试验中要保证制备样品的材料的一致性；同样，对于每组试样的仲裁和对比试验，要确保试样在准备、操作和处理过程中的一致性。

注4——纤维增强塑料具有可设计性和产品的多样性，对载荷有不同的反应，即使产品的形状相似。例如，管状产品有很高的抗扭转载荷的能力，但是这种产品在拉力或内应力的载荷下可能会扭曲或弯曲。管子在一般的用途上，在一定程度上有抵抗内应力、拉伸载荷、压力、扭转和弯曲的能力。因此设计了不同的管道产品抵抗不同的应力条件。因此，买方和卖方根据用途对这个试验方法有很清楚的认识和统一的意见。

5、仪器

5.1 试验机器——可等速连续加载的机器，主要包括以下部分：

注5——从理论上讲，等速连续加载装置有很多待改进之处，试样的计量标记之间有很大的不同，规定的试验速度对塑性状态的结果有很

大影响。另外，实验过程中试样厚度的变化会导致试样比体积的变化，这些变化都可能影响实验结果。因此，需要直接实验数据的地方，试样须有相同的厚度和外径。若需要更精确的物理数据要对实验步骤进行适当的修改。

5.1.1 固定部分——带有把手的固定部分。

5.1.2 可动部分——带有把手的可移动部分。

5.1.3 夹具——把手用于夹住固定夹具和可动夹具之间的样品。夹具可自动对准；固定部分和可动部分的夹具可分别对齐，一旦施加载荷它们能自动对准成一条直线。在这种方式下，式样的长轴与施加载荷的方向一致。用这种方式固定试样，试样相对于夹具的位移控制在尽可能小的范围内。夹具不能对管端产生附加载荷。推荐的夹具和心轴如图1和图2所示。

5.1.4 加载装置——加载装置向可动夹具传递一个与固定夹具相关的可控制的速度，加载速度如表9.3所示。

5.1.5 载荷指示器——合适的载荷指示器能够显示加给试样的总的载荷。这种装置在特定的试验速度下没有惯性载荷，显示的载荷的精度在±1%以内。试验机器的精度按照E4中的惯例。

注6——经验表明，按照E4中推荐的方法现有的很多实验仪器都无法维持精度。因此建议机器要尽可能经常的单独检测和校正。每天进

行校正是很有必要的。

5.1.6 固定部分、可动部分、加载装置和夹具由这些材料按照这个比例组成，系统总的弹性应变不超过任意条件下有效试样的弹性应变的1%，包括任意时间任意加载速率下的弹性应变。

5.2 位移指示器——用于测量实验过程中两固定点之间的距离的仪器。它是需要的，但不是必须的，装置自动记录加给试样的载荷引起的位移的改变（或其他变化）或位移随时间的变化。如果只有后者，载荷-时间数据由计算得到。该装置在规定的试验速度下没有惯性载荷，测量结果的精度在1%以内。

注7——参考方法E83

5.3 测微计——测微计的精度至少为0.001in（0.025mm），用于测量试样的直径和厚度。

6、试样

6.1 试样为从玻璃纤维管上切下来的最小长度为18in（45.7mm）的部分。

6.2 所有试样的表面没有可见的裂纹、刮痕和缺陷。

6.3 对于机械测量装置，试样的最小计量长度为2.0in（5.1cm）。小于2.0in（5.1mm）的试样可用电子测量装置，例如应变仪。

6.4 可以用墨水、蜡笔、刮痕、记号等在试样上标记，但不能影响试样的强度。

6.5 高拉伸性能的管体在夹具内侧需要有另外的增强体以保护管体因夹具碎裂负载导致的失效。

6.6 为了测试连接强度，试样在夹具中间的部分要有一个连接。

7、试样数目

7.1 每组至少有5个试样

7.2 若试样在明显的裂纹或夹具内断裂，则该试样废弃。

8.环境

8.1 环境——对环境有要求的试验，依据试样方法D618过程A，预先将试样放置于温度为73±4°F（22.7±2.2℃）相对湿度为5.0±5%的环境中至少40小时。若有不同，温度公差为±2°F（1.1℃）湿度公差为±2%。

8.2 试验条件——若无特殊规定，导电试验在标准状态下进行，温度为73±4°F（22.7±2.2℃），相对湿度为50±5%。若有不同，温度公差为±2°F（1.1℃）湿度公差为±2%。

9．实验步骤

9.1 尺寸和公差

9.1.1 壁厚和直径——直径依据试验方法D3567

9.1.2 内衬层厚度——若试样有内衬层，内衬层平均厚度依据试验方法D3567决定。

9.2 将试样置于夹具之间，式样的长轴与连接机器的夹具在垂直方向上对其。将夹具平稳的上紧至实验过程中试样不滑落为止，但不能损伤试样。

9.3 试验速度为未加载时夹具分离的速度，具体如下：

9.3.1 0.20-0.25in/min(0.508-0.635cm/min)

9.3.2 0.40-0.50in./min(1.02-1.27cm/min).

9.4 位移指示器。设置试验速度并开始试验至试样断裂。记录载荷和试样的相对位移。当应变达到0.02，记录试样的载荷和实验开始到这个点的时间。如果试样在应变达到0.02之前断裂，记录实验开始到试样断裂用去的时间。

10. 计算

10.1 抗张强度——用最大（或断裂）载荷除以初始试样的最小增强面积得到抗张强度。记录三组有效结果。

10.2 伸长率——用断裂时的伸长量除以初始试样标记点之间的距离乘以100得到伸长率。记录2组有效结果。

10.3 平均应力——用试样的应变达到0.02时的载荷或断裂时的载荷，取发生较早的，除以式样的增强面积，再除以用去的时间。记录三组有效结果。

注8——本实验方法中定义的平均应力仅限于物理意义。它粗略的描述了加给式样载荷的平均速率，这部分在应力-应变曲线上比较明显。它与被测试材料的弹性有关，但可以用所描述的方法相对精确地决定。它可以通过载荷-时间数据更精确的计算得到，并作为测试过程的重要数据。

10.4 平均应变——平均应变由应变时间曲线计算，在曲线上标注合适的点，用两点之间的应变除以相应的时间。

10.5 弹性模量

注9——自从塑料的弹性极限出现以来，和其它有机材料和金属

一样仍然存在争议，用弹性模量描述塑料的刚度或刚性的合理性被严重质疑。塑料材料的应力-应变特性与应力的作用速度、温度、式样的应力史等密切相关。然而，本测试方法中的应力-应变曲线的线性部分总是在低应力区，并可通过直线部分的切线计算弹性模量。这样的连续区域是有意义的，如果它依赖于时间、温度和相似因素变化。

10.6 对于每组试验，由三组有效数据计算平均值，并把它作为特定性能的平均值。

10.7按照以下方法计算标准偏差，并记录两组有效结果：

S=标准偏差

X=试样的单一值

n=试样数目

X=试样的算术平均值

11 记录

11.1 实验记录包括以下内容：

11.1.1 测试材料的数据，包括尺寸、材料、制造商编号、形状、主要标记、受力历史等。

11.1.2 试样的类型、计量长度、十字标记和增强壁厚。

11.1.3 环境程序

11.1.4 实验室环境

11.1.5 试样编号

11.1.6 试验速度

11.1.7 10.3中计算出的平均应力

11.1.8 10.4中计算出的平均应变

11.1.9 拉伸强度、平均值、标准偏差

11.1.10 伸长率、平均值、标准偏差

11.1.11 弹性模量、平均值、标准偏差

11.1.12 失效形式的描述

11.1.13 试验日期

12 精度和偏差

12.1 精度——循环试验程序不适用于此程，因为夹具必须有特定的尺寸尽可能密切的适用于管子的内径。此验方法得出的数据仍然可靠。

12.2 偏差——由于缺乏循环试验，可能存在第4章中提到到多种因素引起的偏差。对于测试结果，由买方和卖方进行协商。

13、关键词

13.1 玻璃纤维管；玻璃纤维油管；伸长率；聚合物砂浆管（RPMP）；增强热塑性树脂管（RTRP）；拉伸强度

自上次会议以来，委员会D20已经证实了选择改变在本实验中的位置，D2105-97可能影响本实验方法的使用。

（1）改变了首字母缩写词，RPMP，定义由增强塑料砂浆管变为增强聚合物砂浆管。

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