GB/T 45877-2025 碳纤维复合材料 层合板平面双轴拉伸试验方法

　　ICS 59. 100.20 CCS Q 53

　　中 华 人 民 共 和 国 国 家 标 准

　　GB/T 45877—2025

　　碳纤维复合材料

　　层合板平面双轴拉伸试验方法

　　Carbon fibercompositematerials—

　　Method forplanarbiaxialtensiletesting oflaminates

　　2025-06-30发布 2026-01-01实施

　　国家市场监督管理总局国家标准化管理委员会

　　

　　发

　　

　　布

　　GB/T 45877—2025

　　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有可能涉及专利 。本文件的发布机构不承担识别专利的责任 。

　　本文件由全国碳纤维标准化技术委员会(SAC/TC572)提出并归 口 。

　　本文件起草单位 :上海飞机制造有限公司 、西北工业大学 、中国石化上海石油化工股份有限公司 、南京玻璃纤维研究设计院有限公司 、深圳三思纵横科技股份有限公司 、中复神鹰碳纤维股份有限公司 、研索仪器科技(上海)有限公司 、北京航空航天大学 、深圳万测试验设备有限公司 、力试(上海) 科学仪器有限公司 、海崮力(苏州)装备技术有限公司 、OPPO 广东移动通信有限公司 、常州新创航空科技有限公司 、上海艾柯检测科技有限公司 、南京中材标准认证有限公司 、深圳市海塞姆科技有限公司 、威海宝威新材料科技有限公司 、天津爱思达航天科技股份有限公司 、威海茗跃新材料有限公司 、江苏亨睿航空工业有限公司 、江苏亨睿碳纤维科技有限公司 、连云港纤维新材料研究院有限公司 、陕西天策新材料科技有限公司 、湖南联诚轨道装备有限公司 、中建海龙科技有限公司 、哈尔滨新科锐复合材料制造有限公司 、沈阳质及航空科技有限公司 、西安驰达飞机零部件制造股份有限公司 、山东鼎昌复合材料有限公司 、陕西黄河新兴新材料科技股份有限公司 、山东柏远复合材料科技股份有限公司 。

　　本文件主要起草人 :原崇 新 、崔 浩 、马 丹 、辛 美 音 、汤 家 力 、梁 廷 峰 、连 峰 、李 永 行 、冯 煜 博 、武 华 凯 、颜世博 、李志远 、黄星 、黄甲 、宋楠 、党磊 、王斌 、李萌 、卢鑫 、董青海 、谢伟民 、李长太 、李宗琪 、姜波 、张毅 、潘杰 、刘文城 、冷喜波 、李宁 、顾勇涛 、韩立新 、高峰阁 、徐琪 、向龙 、赵宝军 、井鑫 、孙艳丽 、周静 、荀佃顺 、王志民 、刘志昂 、陈云 。

　　Ⅰ

　　GB/T 45877—2025

　　碳纤维复合材料

　　层合板平面双轴拉伸试验方法

　　1 范围

　　本文件描述了碳纤维复合材料层合板平面双轴拉伸试验的原理 、设备与仪器 、试样 、试验条件 、试验准备 、试验步骤 、数据处理及试验报告等内容 。

　　本文件适用于碳纤维复合材料 0/90正交铺层层合板平面双轴拉伸试验 。

　　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 40724 碳纤维及其复合材料术语

　　HB 7741 复合材料件一般公差

　　3 术语和定义

　　GB/T 40724界定的术语和定义适用于本文件 。

　　4 原理

　　在十字形试样施加平行于试样平面的正交拉伸载荷 ,并同步连续测量十字形试样中心考核区的应变 ,得到中心考核区在 X 轴方向 、Y 轴方向 、45°方向的最大失效应变 。

　　5 设备与仪器

　　5. 1 双轴试验机

　　双轴试验机符合以下要求 :

　　a) 夹持端平面度 : 四个夹持端中心应位于同一平面 ,平面度误差应不大于 0.1 mm;

　　b) 加载同轴度 :两个相互垂直加载轴线的垂直度误差应控制在 ±0.1°范围内 ;各轴上两个相对夹头的同轴度误差应控制在 ±0.1°范围内 ;

　　c) 作动器配置 :应配备四个独立控制的作动器 ;

　　d) 控制方式 :应具备恒定载荷比 、恒定位移比等多种控制方式 ;

　　e) 数据记录功能 :应能够同时记录四个通道的力值和位移随时间的变化数据 ;

　　f) 夹具要求 :应采用液压或机械式楔形夹具 ,在试验过程中 ,夹具应保证试样不发生滑动 ;

　　g) 对中要求 :夹具应保证夹持时试样中心位置与试验机中心位置保持一致 ,对中偏差应不超过

　　0.1 mm。

　　1

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　　5.2 应变测量设备

　　应变测量可选用以下两种测量设备之一 。

　　a) 基于数字图像相关法的测量仪器(DIC) :采集频率不低于 1 Hz,可测量范围不小于 75 mm × 75 mm 的正方形区域 。

　　b) 三向电阻应变计 :栅长不低于 2 mm ,阻值为 350Ω。需配备与之相适配的数据采集系统 ,该数据采集系统的采集频率不小于 100 Hz,准确度误差不大于满量程的 1% ,线性度偏差不大于满量程的 0.5% 。

　　5.3 十字线激光器

　　横竖光 线 长 度 应 不 小 于 500 mm , 定 位 高 度 应 可 调 , 最 大 定 位 高 度 应 不 小 于 2 m , 精 度 应 满足1 mm/m。

　　5.4 游标卡尺

　　分度值应不高于 0.02 mm。

　　5.5 千分尺

　　分度值应不高于 0.001 mm。

　　6 试样

　　6. 1 试样数量

　　每组试样数量应不少于 5个 。

　　6.2 试样设计及尺寸要求

　　6.2. 1 试样形状与方向

　　试样由试样本体和加强片组成 ,试样应呈十字形 ,其两个长轴分别标记为 X 轴和 Y 轴 ,且 X 轴 、Y轴应分别与层合板所承受拉伸载荷的方向一致 。 推荐的试样轴测图见图 1,推荐的试样形状及详细尺寸见图 2。其他未标注的尺寸公差应符合 HB 7741的要求 。

　　2

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　　标引序号说明 :

　　1— 加强片 ;

　　2— 试样本体 。

　　图 1 试样轴测图

　　单位为毫米

　　标引序号说明 :

　　1 — 中心考核区 ;

　　2 — 夹持区域 ;

　　R— 拐角半径 。

　　图 2 十字形试样尺寸图

　　6.2.2 试样尺寸

　　试样尺寸符合以下要求 。

　　3

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　　a) 整体长度 :试样整体长度应控制在 250 mm~400 mm 范围内 ,推荐长度为 300 mm±20 mm。

　　b) 夹 持 区 域 宽 度 : 试 样 夹 持 区 域 宽 度 应 处 于 40 mm ~ 60 mm 区 间 , 推 荐 宽 度 为 50 mm ±0. 5 mm。

　　c) 厚度 :试样厚度范围应为 0. 5 mm~ 2 mm。

　　6.2.3 加强片

　　加强片符合以下要求 。

　　a) 厚度 :试样本体正反两面均应粘贴加强片 ,加强片厚度应不小于试样本体厚度 ,单面厚度应为试样本体厚度的 2倍 ~ 3倍 ,推荐厚度为 2. 5倍 。

　　b) 开口尺寸 :加强片在试样中心考核区应设置开 口 ,开口呈菱形 ,且菱形的四条边长相等 。 开 口尺寸应在 40 mm~ 60 mm 之间 ,推荐开口尺寸为 50 mm±0. 5 mm ,且开口处采用 30°±5°斜坡角过渡 ,在斜坡部位允许存在高度为 0. 2 mm 的加工台阶 。

　　c) 外形尺寸 : 除加强片开口处外 ,加强片外形尺寸应与试样一致 。

　　d) 加强片可选用复合材料或其他高强度金属材料 ,例如钢 、钛合金等 。若为复合材料 ,其铺层应为 0/90正交铺层 。

　　6.2.4 考核区与夹持长度

　　考核区边缘与试样边缘的最小距离应不小于 10 mm。夹持长度推荐为 50 mm±5 mm ,可依据试验机夹头尺寸进行适当调整 。

　　6.2.5 试样本体铺层和厚度

　　试样本体铺层宜采用 0/90正交铺层方式 。其中 ,纤维 0°铺层方向应与 X 轴方向保持一致 ,且纤维角度偏差应控制在 ±1°范围之内 。试样本体厚度宜在 0. 5 mm~ 2 mm 区间 ,推荐厚度为 0. 8 mm。

　　6.3 试样的制备

　　推荐采用试样与加强片分别固化成型后二次胶接的制备方式 ,制备方法见附录 A。加强片刚度与强度应不低于试样本体 。

　　7 试验条件

　　7. 1 实验室标准环境条件

　　温度 :23 ℃ ±2 ℃;相对湿度 : (50±10) % 。

　　7.2 试样状态调节

　　试验前 ,试样应在实验室标准环境下放置不少于 24h。

　　8 试验准备

　　8. 1 试样检查及尺寸测量

　　8. 1. 1 对试样的外观进行检查 ,若试样中心考核区存在明显的溢胶 、干斑等外观缺陷 ,则该试样应判定为不合格并予以废弃处理 。

　　8. 1.2 使用千分尺对试样中心考核区的厚度(t)进行 3 处测量 ,取所测得的 3 个厚度值的算术平均值 。

　　4

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　　测量精度精确至 0. 003 mm。

　　8. 1.3 使用游标卡尺对试样的臂宽进行测量 ,测量精度精确至 0. 02 mm。

　　8. 1.4 使用超声 A 型脉冲反射法检测设备或超声 C 型扫描成像检测设备等无损检测设备对试样进行检测 ,试样应不出现分层缺陷 。

　　8.2 用 DIC测量应变的试样准备

　　用 DIC进行测量应变时 ,在试样安装前 ,应对试样进行散斑喷涂 ,散斑制作方法见附录 B。

　　8.3 用三向电阻应变计测量应变的试样准备

　　8.3. 1 用三向电阻应变计测量应变时 ,将三向电阻应变计粘贴在试样中心考核区 ,粘贴时以中心考核区的中心参考线为基准 ,将应变计边缘与其重合 , 如图 3 所示 。应变片粘贴位置公差 ±1 mm ,方向公差 ±5°。应变片长度宜小于 15 mm。

　　标引序号说明 :

　　1— 中心考核区 ;

　　2— 三向电阻应变计 。

　　图 3 试样贴片示意图

　　8.3.2 当双向加载载荷比例较大时 ,有可能发生屈曲 。宜在中心考核区的正 、反两面各粘贴一个电阻应变计 。分别按公式(1) 、公式(2)计算正 、反两面在 0°和 90°方向的应变差异比 ,并以该值不大于 10%作为判定结构未发生屈曲的依据 。若经计算判定发生屈曲 ,应首先检查试样夹持的对中度情况 ;若对中度不符合要求 ,可通过适当增大试样厚度的方式来改善 。

　　Bx …………………………( 1 )

　　By …………………………( 2 )

　　式中 :

　　Bx 、By — 在 X 轴方向 、Y 轴方向的应变差异比 ;

　　εf(0) 、εb(0) — 试样正 、反两面在 X 轴方向的应变测量值 ;

　　εf(9)0 、εb(9)0 — 试样正 、反两面在 Y 轴方向的应变测量值 。

　　5

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　　9 试验步骤

　　9. 1 安装夹头

　　选取夹头安装在试验机上 ,夹头宽度应大于试样夹持区宽度 。

　　9.2 装夹试样

　　在十字试样的两个加载臂中心处划制十字线 ,十字线宽度应控制在 1 mm 以内 ,试样装夹示意图见图 4。将十字线作为试样的几何轴线 ,用于辅助试样进行对中安装操作 。装夹试样时 ,保证试样中心线与试验机夹头中心线重合 ,保证载荷施加在试样横截面的惯性中心处 ,推荐使用十字线激光器进行辅助对中 。

　　标引序号说明 :

　　1— 双轴试验机夹持头 ;

　　2— 用于辅助定位的十字线 。

　　图 4 试样装夹示意图

　　9.3 应变测量系统安装

　　9.3. 1 当采用 DIC测量应变时 ,参考附录 B安装和标定 DIC相机系统 。

　　9.3.2 当采用三向电阻应变计测量应变时 ,将三向电阻应变计连接至数据采集系统 , 以示波方式检查各通道 ,确保各通道数据采集正常 。

　　9.4 试验前调试

　　9.4. 1 设定 X 轴与 Y 轴方向应力比为 1 ∶ 1,加载速率为 0. 5 mm/min,启动试验机拉伸至预估失效载荷的 1/3。

　　9.4.2 检查应变线性度 ,应变应随载荷的增加而线性增加 。X 轴表征的载荷-位移数据及其形成的曲线 ,应与 Y 轴对应的数据及曲线具有良好的一致性 ,两者变化趋势应保持一致 ,且 X 轴方向与 Y 轴方向的载荷值差值应控制在 10%以内 。

　　9.4.3 如不符合 9. 4. 2 的要求 ,应按 9. 2 重新装夹试样 ,直至满足要求为止 。

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　　9.5 拉伸试验

　　9.5. 1 在双轴方向上 ,依据预先选定的载荷比 ,对试样进行同步且逐级加载 ,直至试样发生破坏 。加载速率应控制在 0. 5 mm/min~ 1 mm/min的范围内 ,推荐加载速率为 0. 5 mm/min。

　　9.5.2 在加载过程中 ,应准确记录载荷随时间变化的曲线和应变随时间变化的曲线 。若采用 DIC进行测量 ,应确保全程记录散斑图像 ,用于后续计算中心考核区在 X 轴方向 、Y 轴方向 、45°方向全场平均化应变数据 。

　　9.5.3 应对试样的破坏位置和破坏模式进行检查并记录 。其中 ,试样的破坏位置应处于中心考核区范围内 ,若破坏位置未发生在中心考核区 ,则该破坏视为无效破坏 。典型的破坏模式示例如图 5 所示 , 常见的无效破坏模式示例如图 6所示 。如需要 ,可对破坏位置进行剖切处理 , 以观察其断面的具体情况 。

　　b) 沿菱形对角破坏

　　a) 平行于菱形边破坏

　　图 5 双轴拉伸试验典型的破坏模式

　　标引序号说明 :

　　1— 加载臂破坏 ;

　　2— 加载臂拐角破坏 ;

　　3— 加强片与试样本体发生分层 ,而中心考核区无破坏 ;

　　4— 在夹持端试样与夹头发生滑移或脱落 。

　　图 6 双轴拉伸试验常见的无效破坏模式

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　　10 数据处理

　　10. 1 失效应变

　　10. 1. 1 若采用 DIC测试应变 ,根据 DIC得到的全程的散斑图像 ,选定中心考核区采用相关的软件进行数据处理 ,得到 X 轴方向 、Y 轴方向 、45°方向全场平均化应变数据 ,分别取每个方向的失效应变 。

　　10. 1.2 若采用三向电阻应变计测量应变 ,从采集到的载荷-应变曲线中 , 以最大载荷时的应变分别确定X 轴方向 、Y 轴方向 、45°方向的失效应变 。

　　10.2 失效应力(可选)

　　获取三个方向的失效应变后 ,若需获得失效应力以用于后续分析 ,应按照附录 C进行计算 ,单位为兆帕(MPa) 。

　　10.3 统计

　　试验数据取三位有效数字 ,统计每组试样的有效数据 ,计算其失效应变和失效应力的算术平均值 、标准偏差和离散系数 。

　　11 试验报告

　　试验报告应包括下列内容 :

　　a) 试验项目名称 、本文件编号 、试验人员 、日期 、双轴试验机及规格 、数据采集设备及精度 ;

　　b) 试验条件 ,包括试验温度 、环境温度 、湿度及其变化 ;

　　c) 试样数量 、编号 、尺寸 、外观质量及检测结果数据 ;

　　d) 试样安装定位方法 、加载方法 、加载速率 、数据采集项目及采集方法 ;

　　e) 试样破坏模式 ,试验中与损伤或变形有关的信息记录 ,包括可能出现的裂纹 、分层等现象及其发展演化过程 ,必要时留存照片或视频 ;

　　f) 试验过程中的故障 、意外事故记录 ,必要时留存照片或视频 ;

　　g) 试验的全部原始数据 、处理方法和处理结果 ;

　　h) 其他需要说明的情况 。

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　　附 录 A

　　(资料性)

　　试样制备方法

　　A. 1 设备及材料

　　A. 1. 1 热压罐 :工作温度 25 ℃ ~ 250 ℃ , 固化压力 700 kPa以上 ,真空负压 -80kPa以上 。

　　A. 1.2 真空袋密封胶条 :最高工作温度 200 ℃以上 ,有良好的黏合性和可清理性 。

　　A. 1.3 隔 离 膜 : 最 高 工 作 温 度 200 ℃ 以 上 , 最 高 温 度 下 的 使 用 时 间 8 h 以 上 , 材 质 为 聚 4-甲 基 戊 烯(PMP) 、乙烯-四氟乙烯共聚物(ETFE)或聚全氟乙丙烯(FEP) 。

　　A. 1.4 脱模布 :最高工作温度 200 ℃以上 ,一侧具备黏性的玻璃纤维材质 ,另一侧表面覆有增强型聚四氟乙烯涂层 。

　　A. 1.5 胶膜 :采用环氧树脂增强型胶膜 ,其厚度宜控制在 0. 1 mm~0. 2 mm 之间 ,推荐厚度为0. 1 mm。 A. 1.6 真空袋密封胶条 、隔离膜 、脱模布等材料的耐温性能 ,可依据所适配的具体胶膜或胶粘剂的固化要求做相应调整 。

　　A.2 试样本体及加强片制备

　　加强片若选用复合材料 ,需分别进行试样本体和加强片的铺贴 。铺贴时 ,需控制纤维方向 ,使其与设计要求一致 ,确保试样本体和加强片的层数符合设计标准 。完成铺贴后 ,通过热压罐成型或其他工艺进行固化 ,分别制成试样试板和加强片试板 ,两种试板厚度符合设计要求 。

　　A.3 试样本体及加强片加工

　　将试样试板和加强片试板加工成尺寸相同的十字构型 。其中 ,加强片中心区域加工为菱形开 口 ,开口的孔边进行倒角处理 ,倒角角度为 30°±5°, 以满足试验要求 。

　　A.4 试样本体与加强片二次胶接

　　A.4. 1 若采用胶膜粘接 ,需将胶膜裁剪成与加强片外形完全一致的形状 ,并准确放置于试样本体与加强片之间 ;若采用糊状胶粘剂 ,按照从中心向边缘 、均匀往复的顺序 ,将胶粘剂均匀涂抹于加强片与试样本体的贴合面上 ,厚度不超过 0. 2 mm。

　　A.4.2 将试样本体与加强片的外形精确对齐 ,确保两者在同一平面上 。使用胶带或脱模布在四个加载端进行固定 , 固定时见图 A. 1。胶带或脱模布的固定紧密 、牢固 ,避免在后续操作过程中试样本体与加强片发生位移 。

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　　标引序号说明 :

　　1— 中心考核区粘贴的脱模布 ;

　　2— 脱模布绑定加载端 。

　　图 A. 1 脱模布使用示例

　　A.4.3 依据中间菱形开口的精确尺寸对脱模布进行下料操作 ,下料尺寸确保脱模布能够完全覆盖中心考核区且边缘整齐 、合适 。完成下料后 ,将脱模布准确地粘贴覆盖在中心考核区 ,粘贴过程需保证脱模布平整 、无褶皱 ,紧密贴合中心考核区表面 , 防止胶液溢出中心考核区 。具体操作参考图 A. 1。

　　A.4.4 使用 4 段 隔 离 膜 对 真 空 袋 密 封 胶 条 进 行 包 裹 操 作 。 首 先 , 依 次 将 隔 离 膜 环 绕 真 空 袋 密 封 胶条 ,确保每段真空袋密封胶条相互紧密接触 。完成包裹后 ,将其放置于中心考核区斜坡区周围 。放置到位后 ,使用剪切工具对包裹后的密封胶条多余的搭接部分进行剪取处理 ,使其边缘整齐 、贴合紧密 ,不应出现架桥 、空隙现象 , 防止在固化过程中胶液溢出中心考核区 。具体操作参考图 A. 2。

　　标引序号说明 :

　　1— 隔离膜 ;

　　2— 包裹后的密封胶条 ;

　　3— 脱模布 。

　　图 A.2 隔离膜包裹真空袋密封胶条方法示例

　　A.4.5 对试样 实 施 整 体 包 裹 处 理 , 采 用 真 空 袋 薄 膜 进 行 打 袋 操 作 。 依 据 胶 粘 剂 对 应 的 固 化 制 度 要求 ,对包裹好的试样进行加热固化处理 。在固化过程中 ,施加压力的方式分为以下两种 :

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　　a) 若采用真空负压固化 ,确保真空负压维持在 -80 kPa及以上 , 以保证固化过程的稳定性和有效性 ;

　　b) 若选用热压罐进行固化 ,除施加不低于 -80 kPa的真空负压外 ,还需在热压罐内额外施加 一定数值的正压力 ,例如 600 kPa,具体压力值依据胶粘剂特性及试验要求合理确定 , 以满足不同材料的固化需求 ,确保试样固化质量 。

　　A.4.6 待试样严格按照规定的胶粘剂固化制度完成固化后 ,小心拆除真空袋薄膜 ,避免对试样造成损伤 。拆除后得到 的 即 为 粘 接 完 好 的 试 样 , 此 时 对 试 样 的 外 观 状 态 进 行 检 查 , 其 外 观 质 量 标 准 参 考图 A. 3。

　　图 A.3 试样胶接固化成型示例

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　　附 录 B

　　(资料性)

　　DIC测量方法

　　B. 1 设备

　　B. 1. 1 相机

　　分辨率大于 200万像素 , 传 感 器 面 积 大 于 17 mm (2/3 in) 且 采 集 速 率 大 于 1 Hz 的 黑 白 或 彩 色相机 。

　　B. 1.2 镜头

　　根据试验场地条件(即相机与试样的距离)合理选择镜头焦距 ;依据试样表面形变情况选择镜头光圈 , 以保证在整个试验过程中 ,试样被测区域始终能清晰成像 。

　　B. 1.3 光源

　　配备不少于两个光源 ,使光线均匀覆盖试样表面 ,确保试样被测区域内各位置的对比度均衡 。通过调整光源亮度 ,获取清晰的图像 。

　　B.2 试样散斑制作

　　B.2. 1 试验散斑要求

　　散斑的最优直径在 3个 ~ 5个像素单位范围内 ,黑色散斑占比为 50% 。采用哑光漆喷涂散斑 ,避免因反光造成测量误差 。散斑均匀分布并紧密贴附于试样表面 ,能随被测区域表面同步变形 。 高质量散斑示例可参考图 B. 1。

　　图 B. 1 高质量散斑图例

　　B.2.2 试验散斑制作步骤

　　散斑制作可采用散斑制作工具或人工喷涂方式 。若采用人工喷涂 ,主要步骤如下 :

　　a) 试样表面清洁 :对试样表面进行清洁处理 ,确保表面无油污等附着物 ;

　　b) 喷涂基料层 :均匀喷涂白色哑光漆或颜色较暗淡的基料层 , 以此作为试样的打底涂层 ,保证图案对比度 ;

　　c) 喷涂黑色散斑 : 随机喷涂黑色哑光漆 ,形成散斑图案 ;

　　d) 环境控制与风干 :在室温 15℃ ~ 25℃ 、相对湿度 40% ~ 60%的环境下进行喷涂操作 。 喷漆完

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　　成后 ,静置 3 min使散斑自然风干 ;

　　e) 试拍检查 :对试样进行试拍 ,确保拍摄条件与正式试验时完全一致 ;

　　f) 散斑质量评估 :运用 DIC软件对散斑质量进行评估 ,确保散斑质量符合测量要求 。 B.3 测量系统安装

　　B.3. 1 整体结构

　　测量系统整体结构如图 B. 2所示 。

　　标引序号说明 :

　　1— 试验机夹具 ;

　　2— 试样 ;

　　3— 相机 ;

　　4— 镜头 ;

　　5— 光源 。

　　图 B.2 测量系统整体结构示意图

　　B.3.2 光源的摆放

　　为避免光线垂直照射试样被测区域而产生反射 ,影响测量结果 ,光源对称摆放在相机两侧 。光源的入射方向与试样被测区域垂线的夹角大于 30°, 以保证试样表面光照均匀且无明显反光 。

　　B.3.3 相机与镜头的摆放

　　将相机和镜头连接后 ,利用固定装置(如滑台 、三脚架等)调整相机与镜头的位置 。调整时 ,需使试样被测区域位于图像的中心位置 ,且该区域在画面中的占比不低于 30% , 以确保获取的图像能够有效反映试样被测区域的情况 。

　　B.3.4 曝光调整

　　在确定好相机和光源的位置后 ,进行曝光参数调整 。调整过程中 ,确保试样被测区域的散斑场亮度均匀 ,曝光准确 。具体参数要求为 :快门速度小于 4 ms;相机增益在保证曝光正常的前提下 ,尽可能降

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　　低 ;光圈值从最大挡位缩小 1挡 ~ 2挡 , 以此提高镜头的解析力 ,获取更清晰的图像 。

　　B.3.5 镜头调焦

　　通过调整镜头的对焦机构 ,使试样被测区域的散斑场具有较高的对比度 ,确保像素点清晰 ,从而保证测量的准确性 。

　　B.4 测量系统校准

　　B.4. 1 标定板的选择

　　依据 DIC 软件手册或设备的具体要求 ,选择合适的标定板 ,所选标定板满足试验的精度 、尺寸等各项要求 。

　　B.4.2 标定图像的采集

　　将标定板放置在采集区域内 ,按照标定要求 ,对标定板进行移动和转动操作 ,完成标定过程 。在采集过程中 ,标定板各部位不应存在失焦 、眩光 、曝光不准 、亮度不均等现象 。

　　B.4.3 标定数据的处理

　　使用专门的标定软件对采集到的图像进行处理 ,生成标定结果 。对标定结果进行评估时 ,若标定后的重投影误差低于 0. 15,则标定成功 ;若重投影误差高于该阈值 ,则判定标定失败 ,重新进行标定操作 。

　　B.5 测量结果采集

　　在开始双轴拉伸试验的同时 ,触发 DIC 图像采集系统 ,采集速率不低于 1 Hz。在试验过程中 ,观察拉伸载荷的变化情况以及图像采集的状态 。试验结束时 , 同步停止图像采集 ,确保采集到的图像数据完整 、有效 。

　　B.6 测量数据处理

　　选取试样的中心考核区作为 DIC后处理的计算区域 ,运用 DIC后处理软件对该 区 域 进 行 应 变 分析 ,计算其应变分布 ,并得出平均应变值 。具体计算平均应变值的步骤如下 :

　　a) 读取中心考核区每个节点的应变数值 ,包括 εx 、εy 、εxy ;

　　b) 对所有节点的应变值进行算术平均运算 ,计算结果即为中心考核区的平均应变值 。

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　　附 录 C

　　(规范性)

　　基于应变数据计算应力的方法

　　C. 1 原理

　　层压板由各种方向的单向纤维增强单层构成 。 为开展层压板的应力-应变分析 ,将单层的应力-应变关系转换至层压板的坐标系 。 图 C. 1 给出了两组坐标系 : 1-2坐标系对应于单层材料的主方向;X-Y

　　向为 0(坐标系)°对。对于正交铺 层 或 其 他(应于双轴拉伸时的两)多(个)向(加)铺(载)层(轴)。的层 合 板(两坐标系), 可依据经典层(的偏转角定义)合(为)板(角)论(当) θ,于应(0时),变(代)数(表)据(纤)进(维)行(铺)应(层)力(方)

　　计算 。

　　标引序号说明 :

　　1,2 — 材料主坐标系 ;

　　X ,Y — 层合板坐标系 ;

　　θ — 两坐标系的偏转角 。

　　图 C. 1 复合材料铺层方向图示

　　C.2 0°铺层单层的刚度矩阵计算

　　当铺层角度为 0°时 ,其单层的刚度矩阵按公式(C. 1)计算 。

　　…………………………( C.1 ) Q Q Q66 =G12 …………………………( C. 3 )

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　　式中 :

　　Qi,j—0°铺层单层的刚度矩阵 ,i、j 分别表示矩阵内元素的行列号 ;

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　　E1 —0°方向模量 ;

　　E2 — 90°方向模量 ;

　　ν12 — 面内泊松比 ;

　　G12 — 剪切模量 。

　　0°铺层单层的应力按公式(C. 4)计算 。

　　éêσx(m)axùú éêQ11

　　Lσ(σ)x(x)」 = LêQ21

　　式中 :

　　σ— 各方向的失效应力 ;

　　ε— 各方向的失效应变 。

　　C.3 其他铺层方向单层的刚度矩阵计算

　　ùú

　　ú

　　max

　　y

　　( C. 4 )

　　… … … … … … … … … …

　　ú

　　」ú

　　Q12

　　Q22

　　max

　　x

　　ú êε

　　ùúéêε

　　max

　　xy

　　Q66」ú Lêε

　　对于其他铺层方向的单层 ,设定其铺层角度为θ,其刚度矩阵按公式(C. 5)及公式(C. 6)计算 。

　　Q11 =Q11m4 +Q22n4 +2m2n2 (Q12 +2Q66)

　　Q12 =m2n2 (Q11 +Q22 -4Q66) + (m4 + n4 )Q12

　　Q16 = [Q11m2 -Q22n2 - (Q12 +2Q66)(m2 - n2 )]mn

　　Q22 =Q11n4 +Q22m4 +2m2n2 (Q12 +2Q66)

　　Q26 = [Q11n2 -Q22m2 + (Q12 +2Q66)(m2 - n2 )]mn

　　Q66 =m2n2 (Q11 +Q22 -2Q12) + (m2 - n2 ) 2Q66

　　m = cosθ,n= sinθ ( C. 6 )

　　Q21 =Q12 ,Q61 =Q16 ,Q62 =Q26 …… …… …… …… …… …… …… …… …… …… ( C. 5 )

　　Qij — 其他铺层方向单层的刚度矩阵 ,i、j 分别代表矩阵内元素的行列号 。

　　其他铺层方向单层的应力按公式(C. 7)计算 。

　　式中 :

　　C.4 层合板的刚度矩阵计算

　　假设层合板共有 T 层 ,其面内刚度矩阵可按公式(C. 8)计算 ,为 3× 3矩阵 。

　　GB/T 45877—2025

　　图 C.2 复合材料层合板 z值示意图

　　A …………………………( C. 8 )

　　式中 :

　　A — 层合板的面内刚度矩阵 ;

　　[Q]i — 每层的刚度矩阵 ;

　　zi — 值(每)层,下方(的)为(Z)负值(方向)坐,如图(标)值C, 2(以)所(复)示(合);材 料 层 合 板 的 中 位 面 为 基 准 , 即 z= 0, 其 上 方 为 正

　　zi -zi- 1 — 每层的厚度 。

　　C.5 基于应变的层合板应力计算

　　当获取三个方向的最大应变值后 ,层合板单位长度上的最大载荷按公式(C. 9) 计算 ;层合板的平均应力按公式(C. 10)计算 。

　　式中 :

　　Aij — 层合板的面内刚度矩阵 ,i、j 分别代表矩阵内元素的行列号 ;

　　Ni(m)ax — 各方向单位长度上的最大载荷 ;

　　t — 中心考核区层合板的厚度 。

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