汽车用聚合物基复合材料胶接性能测试方法复合材料-复合材料(T-CSAE 170—2020).pdf

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1、ICS 43.020CCS T 40团体标准T/CSAE 1702020汽车用聚合物基复合材料胶接性能测试方法 复合材料/复合材料Test methods for mechanical properties of adhesively bonded joints forautomotive polymer matrix compositesComposite/composite2020-12-31 发布2020-12-31 实施中国汽车工程学会发布T/CSAE 1702020I目次前言.III引言.IV1范围.12规范性引用文件.13术语和定义.24一般要求.44.1试样质量.44.2试验设备

2、.44.3标准环境.45静态性能试验方法.45.1拉伸剪切试验.55.2十字拉伸试验.65.3胶接 I 型断裂韧性试验.75.4胶接 II 型断裂韧性试验.125.5弯曲试验.146拉伸剪切疲劳性能试验方法.176.1试验原理.176.2试验设备.176.3试样.176.4试验方法.176.5拉伸剪切疲劳试验报告.187环境耐久性能试验方法.187.1温度影响性能试验.187.2温度冲击试验.197.3温度/湿度循环试验.207.4湿热试验.217.5盐雾试验.228说明事项.23附录 A（规范性）胶接拉伸剪切试样.24附录 B（规范性）拉伸剪切胶接试样制备工装.25附录 C（规范性）胶接十字

3、拉伸试样.26附录 D（规范性）胶接十字拉伸试验夹具.27附录 E（规范性）胶接 I 型断裂韧性试样.29T/CSAE 1702020II附录 F（规范性）胶接 II 型断裂韧性试样.30附录 G（规范性）胶接弯曲试样.31T/CSAE 1702020III前言本文件按照GB/T 1.12020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这些专利的责任。本文件由汽车轻量化技术创新战略联盟提出。本文件主要起草单位：北京航空航天大学、国汽（北京）汽车轻量化技术研究院有限公司、湖北回天新材料股份有限公司、东风汽车集团股份

4、有限公司、北京航数车辆数据研究所有限公司、奇瑞汽车股份有限公司、北京汽车研究总院有限公司、重庆长安汽车股份有限公司、中国商用飞机有限责任公司北京民用飞机技术研究中心、北京中材汽车复合材料有限公司、泛亚汽车技术中心有限公司、株洲时代新材料科技股份有限公司、江苏恒神股份有限公司、中航复材（北京）科技有限公司、汉腾汽车有限公司、北京新能源汽车技术创新中心有限公司、广州小鹏汽车科技有限公司、天津波音复合材料有限责任公司。本文件主要起草人：孙凌玉、李立军、杨洁、王利刚、刘鹏、韩胜利、郭春杰、石腾龙、周旭东、李军、杨继萍、张一犇、尚红波、刘洋、高红梅、高聪、崔丽、周娟、周滨、张振翀、汪霞、刘瑞、李东阳、李

5、伟红、周敏、隗云涛、张浩军、赵红涛、张子聪、齐海东、毛慧文、张旭峰、栗娜、林瑞雪、项坤、李明桓、熊芬、杨冰、刘克健、郭聪兰、庞孝吾。本文件于2020年首次发布。T/CSAE 1702020IV引言随着汽车轻量化的发展，聚合物基复合材料在汽车中的应用越来越广泛。胶接是聚合物基复合材料的主要连接方式之一，聚合物基复合材料与聚合物基复合材料胶接结构的性能直接影响汽车的安全性和可靠性。但是，目前国内汽车行业在聚合物基复合材料与聚合物基复合材料胶接结构的性能测试方法及标准方面几乎空白。因此，需要制定一个适用于汽车行业的聚合物基复合材料与聚合物基复合材料胶接结构性能测试方法的标准。本文件提供了汽车用聚合物

6、基复合材料与聚合物基复合材料胶接性能的测试方法。T/CSAE 17020201汽车用聚合物基复合材料胶接性能测试方法 复合材料/复合材料1范围本文件规定了聚合物基复合材料胶接的静态力学性能、疲劳性能和环境耐久性能测试的试验项目、试验原理、试验设备及装置、试验条件、试样以及试验步骤等。本文件适用于汽车用聚合物基复合材料与聚合物基复合材料胶接性能的测试。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G

7、B/T 14492005纤维增强塑料弯曲性能试验方法GB/T 29182018塑料试样状态调节和试验的标准环境GB/T 2943胶粘剂术语GB/T 3961纤维增强塑料术语GB/T 48832008数据的统计处理和解释 正态样本离群值的判断和处理GB/T 63291996胶粘剂对接接头拉伸强度的测定GB/T 71242008胶粘剂拉伸剪切强度的测定（刚性材料对刚性材料）GB/T 105862006湿热试验箱技术条件GB/T 105872006盐雾试验箱技术条件GB/T 105922008高低温试验箱技术条件GB/T 120002017塑料暴露于湿热、水喷雾和盐雾中影响的测定GB/T 16997

8、1997胶粘剂主要破坏类型的表示法GB/T 215262008结构胶黏剂 粘接前金属和塑料表面处理导则GB/T 275952011胶粘剂 结构胶粘剂拉伸剪切疲劳性能的试验方法GB/T 288912012纤维增强塑料复合材料 单向增强材料型层间断裂韧性GIC的测定GJB 33831998胶接耐久性试验方法GJB 5304军用复合材料术语HB 74021996碳纤维复合材料层合板型层间断裂韧性GIC试验方法HB 74031996碳纤维复合材料层合板型层间断裂韧性GIIC试验方法HB 7618聚合物基复合材料力学性能数据表达准则JB/T 93972013拉压疲劳试验机技术条件ASTM D2093塑料

9、粘接前表面处理标准规程（Standard Practice for Preparation of Surfaces ofPlastics Prior to Adhesive Bonding）ISO 45872003胶粘剂刚性材料对刚性材料粘接拉伸剪切强度测试（Adhesives Determination of tensile lap-shear strength of rigid-to-rigid bonded assemblies）T/CSAE 17020202ISO 17212结构胶粘剂粘合前金属和塑料表面处理指南（Structural adhesives Guidelinesfor t

10、he surface preparation of metals and plastics prior to adhesive bonding）ISO 19095-12015塑料类塑料/金属组合体界面粘附性能评价标准第1部分：指南（Plastics Evaluation of the adhesion interface performance in plastic-metal assemblies Part 1:Guidelines for the approach）ISO 19095-22015塑料类塑料/金属组合体界面粘附性能评价标准第2部分：试样（Plastics Evaluation

11、 of the adhesion interface performance in plastic-metal assemblies Part 2:Test specimens）ISO 19095-32015塑料类塑料/金属组合体界面粘附性能评价标准第3部分：试验方法（Plastics Evaluation of the adhesion interface performance in plastic-metal assemblies Part 3:Test methods）ISO 19095-42015塑料类塑料/金属组合体界面粘附性能评价标准第4部分：环境耐久性试验条件（Plastics

12、 Evaluation of the adhesion interface performance in plastic-metalassemblies Part 4:Environmental conditions for durability）3术语和定义GB/T 2943、GJB 5304和HB 7618中界定的以及下列术语和定义适用于本文件。3.1复合材料composites由粘接材料（基体）和纤维状、粒状或其他形状材料（增强材料），通过物理或化学的方法复合而成的一种多相固体材料。3.2胶接 I 型断裂韧性（GIC）mode I fracture toughnessGICof adhe

13、sive joints使用端部预制裂纹的双悬臂梁胶接试样，测得的张开型（I型）裂纹沿试样纵向起始扩展的临界能量释放率。3.3胶接 II 型断裂韧性（GIIC）mode II fracture toughnessGIICof adhesive joints使用端部预制裂纹的弯曲梁胶接试样，测得的滑开型（II型）裂纹沿试样纵向起始扩展的临界能量释放率。3.4相对湿度（RH）relative humidity在恒定温度条件下，在给定的体积空气中，水汽分压力与饱和水汽压力的比率，用百分数表示。T/CSAE 170202033.5实际湿度achieved humidity稳定后，试验箱工作空间内任意被测

14、试点的湿度。3.6拉伸剪切强度tensile shear strength在平行于胶接界面层的轴向的拉伸载荷的作用下，胶接试样破坏时，单位胶接面积所承受的剪切力。3.7胶接拉伸强度bonding tensile strength在垂直于胶层的拉伸载荷作用下，胶接试样破坏时，单位胶接面积所承受的拉伸力。3.8弯曲应力flexural stress跨距中点试样外表面层的公称应力。3.9弯曲强度flexural strength试样在弯曲破坏下，破坏载荷或最大载荷时的弯曲应力。3.10挠度deflection跨距中点试样表面在弯曲过程中距初始位置的距离。3.11破坏挠度deflection at b

15、reak试样破坏时的挠度。3.12弯曲应变flexural strain跨距中点试样外表面层的长度变化率。3.13弯曲弹性模量flexural modules材料在弹性范围内，弯曲应力与相应的弯曲应变的比值。3.14状态调节conditioningT/CSAE 17020204为使试样达到温度和湿度的平衡状态而进行的操作。4一般要求4.1试样质量4.1.1聚合物基复合材料试样的制备参照 GB/T 1446 的要求进行。4.1.2粘接前聚合物基复合材料的表面应适当处理以适宜粘接。表面处理方法可遵照胶粘剂制造厂商的说明，其他的表面处理细节可参照 ISO 17212 和 ASTM D2093 的要求

16、进行。表面处理方法的选择原则为：不降低聚合物基复合材料整体性能的条件下，尽量保证良好的粘接。对于 ISO 17212 和 ASTM D2093中没有的内容，应在试验报告中如实记录表面处理方法。胶粘剂的应用和固化应按其制造厂商的要求。在胶接过程中压出来的溢胶，需及时清理。4.1.3胶层厚度使用玻璃微珠或垫片等其他方法控制，试样制作完成后允许使用固定压力，胶粘剂固化方式可以是高温固化或室温固化，建议使用工装来保证试样的平整性，避免粘斜或错位的问题。4.1.4试样应无扭曲，并应具有相互垂直的平行表面对。表面和边缘应无划痕，凸起，凹痕和毛刺。通过目视和游标卡尺测量，试样的直边、直角和平面应满足一致性要

17、求。对于目视或测量结果显示不满足要求的试样，应该在试验前被去除或者再次对其形状和尺寸进行加工以满足要求。4.2试验设备直尺的精度为0.1 mm，游标卡尺的精度为0.02 mm，千分尺的精度为0.01 mm，工具显微镜的精度为0.001 mm。4.3标准环境除非另有规定，使用表1中的条件作为标准环境。表 1标准环境标准环境符号空气温度/相对湿度（RH）/%备注23/502350非热带地区27/652765热带地区注1：为获得具有可比性的试验数据，应使用标准环境23/50。注2：表1中的数值适用于大气压强在86 kPa106 kPa之间的一般海拔高度及空气循环速率1 m/s的场合。表2给出了标准环

18、境的两种不同等级，对应于温度和相对湿度的不同允差水平。1级标准环境室应每年至少校正一次。超出表2中规定的温度和相对湿度允差的，不能被认为标准环境。表 2对应于不同允差的标准环境等级等级温度允差/相对湿度允差/%23/5027/651 1 5 52 2 10 105静态性能试验方法T/CSAE 170202055.1拉伸剪切试验5.1.1试验原理聚合物基复合材料/聚合物基复合材料胶接单搭接试样的拉伸剪切试验，是在平行于粘接面且在试样主轴方向上施加一拉伸载荷，测出聚合物基复合材料/聚合物基复合材料单搭接粘接处的拉伸剪切强度。5.1.2试验设备电子万能试验机：试验机应满足试验要求，并在整个试验过程中

19、保持恒定的加载速率，试验机载荷误差不得大于1%。试验机应配置一副可自动对中的夹具。加载载荷时，夹具及其附件与试样无相对移动。试验机使用吨位的选择应参照该设备的说明书。试验机需定期经具有相应资格的计量部门进行校准。5.1.3试样试样的基材由试板机械加工而得，试样的几何形状与尺寸参照附录A的规定，试样制备工装参照附录B的规定。为了保证试验结果的可靠，试样的数量应满足获得至少3个有效试验数据的要求。5.1.4拉伸剪切试验步骤5.1.4.1试样状态调节和试验环境除非另有规定，测试前，试样应放在标准环境或实验室内环境中进行状态调节，调节时间不少于48 h。除非另有规定，状态调节后的试样应在与状态调节相同

20、的环境下进行试验。试验应在将试样从状态调节的环境中取出后立即进行。注 1：如果温度和湿度对所测性能具有显著影响，应选择标准环境。注 2：如果湿度对所测性能没有影响或影响可以忽略不计，则不必控制相对湿度。注 3：如果温度和湿度对所测性能都没有任何显著影响，则温度和湿度都不必控制，可选择实验室中没有温度和湿度控制的一般大气条件的环境。5.1.4.2加载速率和试样安装将试样对称地夹在夹具上，务必使试样中胶层的长轴线与试验机的轴线成一条直线。夹持处至距离最近的粘接端的距离为（501）mm，夹具中可使用垫片，以保证作用力在粘接面内。除非另有规定，试验机以10 mm/min的恒定加载速率进行试验。5.1.

21、5试验数据处理试验开始前，测量并记录试样的实际尺寸。试验结束后，记录试样剪切破坏的最大负荷作为破坏载荷，同时按GB/T 16997中的规定记录破坏类型。试验结果以有效试样的破坏载荷（N）或拉伸剪切强度（MPa）的算术平均值表示。拉伸剪切强度（MPa）由破坏载荷（N）除以试样的实际剪切面积（mm2）来计算。其中，实际剪切面积为试样胶层的长度与宽度的乘积。拉伸剪切强度最大值和最小值的差值不应超过平均值的10%，如果超过10%，此次试验结果无效，应重新制备一批试样进行测试。按GB/T 16997中的规定记录破坏类型。5.1.6拉伸剪切试验报告T/CSAE 17020206拉伸剪切试验报告应包括以下内

22、容：a)试验项目名称及执行标准号；b)胶粘剂的完整描述，包括名称、牌号、制造厂商、形态等；c)基材的完整表述，包括材料名称、制造厂商、牌号、厚度、表面状态等；d)胶接过程的完整表述，包括胶粘剂的使用方法、干燥和预处理条件（当需要时）、固化温湿度、时间、压力等；e)胶层固化后的平均厚度（实际厚度），以及控制厚度的方法；f)试样的完整表述，不论是单片制备或平板制备，都应包括粘接部位的尺寸和构造，如果试样为平板制备，应描述平板数量、切片过程、条件以及试样个数；g)试样制备、状态调节和试验的环境参数；h)试验设备及仪器仪表的型号、量程及使用情况，载荷加载速率；i)每个试样的破坏载荷和拉伸剪切强度，算术

23、平均值和标准偏差；j)拉伸剪切强度的算术平均值和标准偏差；k)按照 GB/T 16997 中的规定来描述破坏类型，实物以图片形式记录在报告中；l)描述任何与规定程序的差异和任何有可能影响试验结果的事件；m)试验人员、日期及其他。5.2十字拉伸试验5.2.1试验原理聚合物基复合材料/聚合物基复合材料十字胶接试样的拉伸试验是在垂直于粘接面的方向上施加一拉伸载荷，测出聚合物基复合材料/聚合物基复合材料十字粘接处的拉伸强度。5.2.2试验设备电子万能试验机，参照5.1.2的规定。5.2.3试样试样的基材由试板机械加工而得，试样的几何形状与尺寸参照附录C的规定。为了保证试验结果的可靠，试样的数量应满足获

24、得至少3个有效试验数据的要求。5.2.4十字拉伸试验步骤5.2.4.1试样状态调节和试验环境除非另有规定，测试前，试样应放在标准环境或实验室内环境中进行状态调节，调节时间不少于48 h。除非另有规定，状态调节后的试样应在与状态调节相同的环境下进行试验。试验应在将试样从状态调节的环境中取出后立即进行。注 1：如果温度和湿度对所测性能具有显著影响，应选择标准环境。注 2：如果湿度对所测性能没有影响或影响可以忽略不计，则不必控制相对湿度。注 3：如果温度和湿度对所测性能都没有任何显著影响，则温度和湿度都不必控制，可选择实验室中没有温度和湿度控制的一般大气条件的环境。5.2.4.2加载速率和试样安装T

25、/CSAE 17020207将试样地安装在夹具上，夹具形状和设计型式参见附录D，夹具由T型夹头、紧固螺栓和套框组成，试样安装于夹具内，套框套在试样和T型夹头上，通过紧固螺栓固定试样，T型夹头的端部固定在拉力机的夹具内，保证试样的轴线与拉力机轴线一致，以恒定的加载速率进行试验。除非另有规定，试验机以10 mm/min的恒定加载速率进行试验。记录试样拉伸过程中最大负荷作为破坏载荷，并记录破坏类型和拉伸位移。5.2.5试验数据处理试验结果以有效试样的破坏载荷（N）或拉伸强度（MPa）算术平均值表示，胶接拉伸强度（MPa）由破坏载荷（N）除以粘接面积（mm2）来计算。拉伸强度最大值和最小值的差值不应超

26、过平均值的10%，如果超过10%，此次试验结果无效，应重新制备一批试样进行测试。按GB/T 16997中的规定记录破坏类型。5.2.6十字拉伸试验报告十字拉伸试验报告应包括以下内容：a)试验项目名称及执行标准号；b)胶粘剂的完整描述，包括名称、牌号、制造厂商、形态等；c)基材的完整表述，包括材料名称、制造厂商、牌号、厚度、表面状态等；d)胶接过程的完整表述，包括胶粘剂的使用方法、干燥和预处理条件（当需要时）、固化温湿度、时间、压力等；e)胶层固化后的平均厚度（实际厚度），以及控制厚度的方法；f)试样的完整表述，不论是单片制备或平板制备，都应包括粘接部位的尺寸和构造，如果试样为平板制备，应描述平

27、板数量、切片过程、条件以及试样个数；g)试样制备、状态调节和试验的环境参数；h)试验设备及仪器仪表的型号、量程及使用情况，载荷加载速率；i)每个试样的破坏载荷和胶接拉伸强度；j)胶接拉伸强度的算术平均值和标准偏差；k)按照 GB/T 16997 中的规定来描述破坏类型，实物以图片形式记录在报告中；l)描述任何与规定程序的差异和任何有可能影响试验结果的事件；m)试验人员、日期及其他。5.3胶接 I 型断裂韧性试验5.3.1试验原理在聚合物基复合材料/聚合物基复合材料双悬臂梁（DCB）胶接试样的胶层中间预埋一层长度为50 mm的无粘性薄膜，得到50 mm长的预制裂纹。在试样预制裂纹的端部粘贴琴式铰

28、链，在琴式铰链的轴心连线方向上施加一拉伸载荷，使裂纹沿着胶层稳定扩展，测出聚合物基复合材料/聚合物基复合材料粘接处的I型断裂韧性GIC。5.3.2试验设备电子万能试验机，参照5.1.2的规定。数码摄像机，用于拍摄记录试样裂纹出现和扩展的过程，应具备光学防抖功能，像素应大于3000万。移动式显微镜（可选），用于测量裂纹长度，应有0 mm200 mm的量程，放大倍数不大于70倍，读数精度为0.05 mm。T/CSAE 170202085.3.3试样试样的基材由试板机械加工而得，试样的几何形状与尺寸参照附录E的规定。为了保证试验结果的可靠，试样的数量应满足获得至少3个有效试验数据的要求。试样预制裂纹

29、需要使用无粘性高分子薄膜，推荐聚四氟乙烯（PTFE）薄膜，厚度不得大于0.05 mm。胶层固化完成后，抽出薄膜，得到预制裂纹。5.3.4胶接 I 型断裂韧性试验步骤5.3.4.1试样状态调节和试验环境除非另有规定，测试前，试样应放在标准环境或实验室内环境中进行状态调节，调节时间不少于48 h。除非另有规定，状态调节后的试样应在与状态调节相同的环境下进行试验。试验应在将试样从状态调节的环境中取出后立即进行。注 1：如果温度和湿度对所测性能具有显著影响，应选择标准环境。注 2：如果湿度对所测性能没有影响或影响可以忽略不计，则不必控制相对湿度。注 3：如果温度和湿度对所测性能都没有任何显著影响，则温

30、度和湿度都不必控制，可选择实验室中没有温度和湿度控制的一般大气条件的环境。5.3.4.2试验准备使用线宽不超过1 mm的白色记号笔或者修正液在试样长度方向的一个侧面上划线，作为裂纹扩展的参考位置，划线起点为试样预制裂纹的末端，划线间隔为5 mm。5.3.4.3试样安装在试样预制裂纹端部上下表面，使用胶粘剂粘贴琴式铰链（见图1），上下铰链对中且与试样平齐。铰链的宽度为25 mm，其单个活动页长度为25 mm30 mm。铰链的夹持部位应距离试样预制裂纹端部的宽度方向面25 mm30 mm。将试样的铰链夹持在试验机的夹头上，装夹试样时应保证铰链竖直对称夹紧，防止偏载发生。图 1铰链与胶接试样的装配示

31、意图T/CSAE 170202095.3.4.4初始加载5.3.4.4.1以 1 mm/min5 mm/min 的恒定加载速率对试样加载，脆性胶粘剂（失效应变5%）推荐加载速率为 1 mm/min2 mm/min，韧性胶粘剂（失效应变5%）推荐加载速率为 3 mm/min5 mm/min，对于扩展速度非常缓慢的试样，可以选用 10 mm/min 的加载速率。5.3.4.4.2电子万能试验机加载与数码摄像机拍摄，应在同一时刻开始，保证时间同步。5.3.4.4.3数码摄像机的拍摄范围不得小于 200 mm200 mm，保证试样开裂过程被完整的记录。5.3.4.4.4电子万能试验机连续记录载荷、位移

32、值和加载时间。数码摄像机记录裂纹出现和扩展位置，精确至0.5 mm。5.3.4.4.5当胶层张开的裂纹长度达到 3 mm5 mm 后，停止加载。如果胶层张开的裂纹长度超过 5 mm，应在试验报告中注明。5.3.4.4.6以低于 25 mm/min 的恒定速率卸载。5.3.4.4.7卸载后，在试样两个侧边对预制裂纹的尖端进行标记。如果两个标记的位置相差超过 2 mm，或试样从夹具上脱落，应在试验报告中注明。注：两标记位置之间相差超过2 mm，说明加载不对称。5.3.4.4.8如果出现试样铰链加载点的位移明显增加，胶接试样的上下两侧已经明显张开，但胶层不产生裂纹或裂纹不明显的异常情况，可用刀片预制

33、裂纹替代预加载过程。刀片预制裂纹的方法是使用薄刀片沿着试样胶层宽度方向，慢慢移向裂纹起始端，然后将刀片慢慢平行向内推进，使裂纹扩展 1 mm2 mm。5.3.4.5重新加载5.3.4.5.1以与初始加载速率一样的恒定速率对试样重新加载，在达到最终开裂长度之前，不能停止加载。电子万能试验机连续记录载荷、位移值和加载时间。数码摄像机记录裂纹扩展过程。5.3.4.5.2电子万能试验机加载与数码摄像机拍摄，应在同一时刻开始，保证时间同步。5.3.4.5.3在试样侧边观测到预制裂纹的尖端有新的裂纹产生时，记录该点的载荷和位移值，作为试样边缘目测胶层裂纹初始点（VIS）。5.3.4.5.4连续加载过程中，

34、当裂纹长度在第一个 5 mm 范围内，至少记录 2 个有效的载荷位移值，如每 2 mm 记录一次；接下来每 5 mm 记录一次载荷位移值，直到从预制裂纹尖端开始的胶层开裂扩展至少45 mm；最后 5 mm 胶层开裂长度范围内，至少记录 2 个有效的载荷位移值。直到从预制裂纹尖端开始的胶层开裂总长度达到 50 mm。注：如果电子万能试验机不具有实时显示载荷位移值功能，或不便于实时抄录载荷位移值，可以在试验过程中记录胶层裂纹扩展位置时刻和裂纹扩展值，然后查看电子万能试验机记录的载荷-位移-时间数据，确定相同时刻的载荷位移值。5.3.4.5.5以低于 25 mm/min 的恒定速率卸载。5.3.4.

35、5.6卸载后，在试样两个侧边对裂纹的尖端进行标记。如果两个标记的位置相差超过 2 mm，应在试验报告中注明。注：两标记位置之间相差超过2 mm，说明加载不对称。5.3.4.5.7如果卸载后试样出现永久变形，应在试验报告中注明。5.3.4.5.8典型的载荷-加载点位移曲线如图 2 所示。T/CSAE 170202010图 2DCB 试验的载荷-加载点位移曲线示例5.3.5试验数据处理5.3.5.1理想情况下的胶层 I 型断裂韧性GIC可以按式（1）计算：3IC3102PGWa.(1)式中：GIC胶接I型断裂韧性，J/m2；P裂纹扩展临界载荷，N；对应于P的加载点位移，mm；W试样宽度，mm；a裂

36、纹总长度（a=a0+测量的裂纹长度增量），mm。5.3.5.2实际情况中，裂纹前端可能出现偏转，式（1）的计算结果会高估GIC的数值。可以使用修正梁（MBT）方法，纠正这种偏转的影响，将裂纹长度稍微延长为a。其中，截距可以通过试验数据拟合的柔度立方根C1/3与裂纹长度a的直线函数关系外推产生与 X 轴的交点得到，柔度C为加载点位移与裂纹扩展临界载荷的比值，即C=/P，如图 3 所示。胶层I型断裂韧性GIC可以按式（2）计算：T/CSAE 1702020113IC3102+PGW a.(2)如果得到的截距为正值，则取=0，并在试验报告中注明。VIS点可用于线性拟合，如果VIS点无法确定或明显位于

37、定义点范围之外，则该点不参与线性拟合，并在试验报告中注明。图 3在修正梁方法中使用线性拟合获得5.3.6胶接 I 型断裂韧性试验报告胶接I型断裂韧性试验报告应包括以下内容：a)试验项目名称及执行标准号；b)胶粘剂的完整描述，包括名称、牌号、制造厂商、形态等；c)基材的完整表述，包括材料名称、制造厂商、牌号、厚度、表面状态等；d)胶接过程的完整表述，包括胶粘剂的使用方法、干燥和预处理条件（当需要时）、固化温湿度、时间、压力等；e)胶层固化后的平均厚度（实际厚度），以及控制厚度的方法；f)试样的完整表述，不论是单片制备或平板制备，都应包括粘接部位的尺寸和构造，如果试样为平板制备，应描述平板数量、切

38、片过程、条件以及试样个数；g)试样制备、状态调节和试验的环境参数；h)试验设备及仪器仪表的型号、量程及使用情况，载荷加载速率；T/CSAE 170202012i)柔度立方根C1/3与裂纹长度a的试验数据拟合得到的截距，拟合过程中是否用到 VIS 值需注明；j)每个试样的载荷-位移曲线、峰值载荷、胶接 I 型断裂韧性的算术平均值和标准差；k)试样的数量，多个试样的胶接 I 型断裂韧性的算术平均值和标准差；l)按照 GB/T 16997 中的规定来描述破坏类型，实物以图片形式记录在报告中；m)描述任何与规定程序的差异和任何有可能影响试验结果的事件；n)试验人员、日期及其他。5.4胶接 II 型断裂

39、韧性试验5.4.1试验原理聚合物基复合材料/聚合物基复合材料弯曲梁（ENF）胶接试样的II型开裂试验是采用三点弯曲试验方式，在试样的中部，垂直于粘接面的方向上，施加一压缩载荷，使裂纹沿着胶层稳定扩展，测出聚合物基复合材料/聚合物基复合材料粘接处的II型断裂韧性。5.4.2试验设备电子万能试验机，参照5.1.2的规定。数码摄像机，用于拍摄记录试样裂纹出现和扩展的过程，应具备光学防抖功能，像素应大于3000万。移动式显微镜（可选），用于测量裂纹长度，应有0 mm200 mm的量程，放大倍数不大于70倍，读数精度为0.05 mm。5.4.3试样试样的基材由试板机械加工而得，试样的几何形状与尺寸参照附

40、录F的规定。为了保证试验结果的可靠，试样的数量应满足获得至少3个有效试验数据的要求。试样预制裂纹需要使用无粘性高分子薄膜，推荐聚四氟乙烯（PTFE）薄膜，厚度不得大于0.05 mm。胶层固化完成后，抽出薄膜，得到预制裂纹。5.4.4胶接 II 型断裂韧性试验步骤5.4.4.1试样状态调节和试验环境除非另有规定，测试前，试样应放在标准环境或实验室内环境中进行状态调节，调节时间不少于48 h。除非另有规定，状态调节后的试样应在与状态调节相同的环境下进行试验。试验应在将试样从状态调节的环境中取出后立即进行。注 1：如果温度和湿度对所测性能具有显著影响，应选择标准环境。注 2：如果湿度对所测性能没有影

41、响或影响可以忽略不计，则不必控制相对湿度。注 3：如果温度和湿度对所测性能都没有任何显著影响，则温度和湿度都不必控制，可选择实验室中没有温度和湿度控制的一般大气条件的环境。5.4.4.2试样安装和加载5.4.4.2.1使用电子万能试验机和三点弯曲夹具，调整支座跨距 2Ls为 70 mm，使加载头位于支座中间并与支座平行。按图 4 装夹试样，试样的长度方向与支座和加载头垂直，有效裂纹长度a0.7Lsmm。T/CSAE 170202013注1：加载头和支座与试样接触表面应为圆柱面，加载头和支座的表面粗糙度应小于3.2 m。注2：加载头半径R=（5.00.1）mm。注3：支座半径R=（5.00.1）

42、mm。图 4ENF 试样安装示意图5.4.4.2.2采用位移控制方式施加载荷，加载速率为 1 mm/min2 mm/min。当裂纹扩展 5 mm 左右时，停止加载。5.4.4.2.3调整支座跨距 2Ls为 100 mm，按有效裂纹长度a等于 0.5Ls装夹试样，并保证试样的长度方向与支座和加载头垂直。5.4.4.2.4调整电子万能试验机，使载荷值和位移值均归零，按 1 mm/min2 mm/min 的加载速率重新施加载荷，记录试样加载点处的载荷位移曲线，典型曲线如图 5 所示。5.4.4.2.5当载荷明显下降时，停止试验，记录裂纹扩展临界载荷。图 5ENF 试验载荷加载点位移曲线示例T/CSA

43、E 1702020145.4.5试验数据处理胶层II型断裂韧性GIIC可以按式（3）计算：23339102(23)CsP aGWLa.(3)式中：GIIC胶接II型断裂韧性，J/m2；P裂纹扩展临界载荷，N；对应P的试样加载点位移，mm；a有效裂纹长度，mm；W试样宽度，mm；2Ls跨距，mm。当载荷位移曲线无非线性段时，裂纹扩展的临界载荷取最大载荷；当载荷位移曲线有非线性段时，裂纹扩展的临界载荷取直线段斜率下降5%时对应的载荷。5.4.6II 型开裂试验报告胶接II型断裂韧性试验报告应包括以下内容：a)试验项目名称及执行标准号；b)胶粘剂的完整描述，包括名称、牌号、制造厂商、形态等；c)基材

44、的完整表述，包括材料名称、制造厂商、牌号、厚度、表面状态等；d)胶接过程的完整表述，包括胶粘剂的使用方法、干燥和预处理条件（当需要时）、固化温湿度、时间、压力等；e)胶层固化后的平均厚度（实际厚度），以及控制厚度的方法；f)试样的完整表述，不论是单片制备或平板制备，都应包括粘接部位的尺寸和构造，如果试样为平板制备，应描述平板数量、切片过程、条件以及试样个数；g)试样制备、状态调节和试验的环境参数；h)试验设备及仪器仪表的型号、量程及使用情况，载荷加载速率；i)每个试样的载荷-位移曲线、峰值载荷；j)试样的数量，多个试样的胶接 II 型断裂韧性的算术平均值和标准差；k)按照 GB/T 16997

45、 中的规定来描述破坏类型，实物以图片形式记录在报告中；l)描述任何与规定程序的差异和任何有可能影响试验结果的事件；m)试验人员、日期及其他。5.5弯曲试验5.5.1试验原理聚合物基复合材料/聚合物基复合材料胶接试样的弯曲试验采用三点弯曲的试验方法，在试样的中部，垂直于粘接面的方向上，施加一压缩载荷，测出聚合物基复合材料/聚合物基复合材料胶接试样的弯曲强度和弯曲模量。5.5.2试验设备电子万能试验机，参照5.1.2的规定。T/CSAE 1702020155.5.3试样试样的基材由试板机械加工而得，试样的几何形状与尺寸参照附录G的规定。为了保证试验结果的可靠，试样的数量应满足获得至少3个有效试验数

46、据的要求。5.5.4弯曲试验步骤5.5.4.1试样状态调节和试验环境除非另有规定，测试前，试样应放在标准环境或实验室内环境中进行状态调节，调节时间不少于48 h。除非另有规定，状态调节后的试样应在与状态调节相同的环境下进行试验。试验应在将试样从状态调节的环境中取出后立即进行。注 1：如果温度和湿度对所测性能具有显著影响，应选择标准环境。注 2：如果湿度对所测性能没有影响或影响可以忽略不计，则不必控制相对湿度。注 3：如果温度和湿度对所测性能都没有任何显著影响，则温度和湿度都不必控制，可选择实验室中没有温度和湿度控制的一般大气条件的环境。5.5.4.2试样安装和加载5.5.4.2.1检查试样外观

47、，将合格试样编号、划线，测量试样中间的 1/3 跨距任意三点的宽度和厚度，取算术平均值，测量精度为 0.01 mm。5.5.4.2.2调节跨距及上压头的位置，精确至 0.5 mm。加载压头位于支座中间，且使压头和支座的圆柱面轴线相平行。跨距Ls可按试样厚度H换算而得：Ls=(161)H。注 1：对于很厚（一般厚度大于 4 mm）的试样，为避免层间剪切破坏，跨厚比Ls/H可取大于 16，如：20、32、40。注 2：对于很薄（一般厚度小于 1 mm）的试样，为使载荷落在试验机许可的载荷容量范围内，跨厚比Ls/H可取小于16，如：10。5.5.4.2.3标记试样受压面，将试样对称地放置在两支座上。

48、必要时，可以在试样上表面与加载压头间放置薄片或薄垫块，以防止试样受压失效。5.5.4.2.4将测量变形的仪表置于跨距中点处，与试样下表面接触。施加初载（约为破坏载荷的 5%），检查和调整仪表，使整个系统处于正常状态。5.5.4.2.5脆性试样（失效应变5%），加载速率为 2 mm/min；韧性试样（失效应变5%），加载速率为 5 mm/min10 mm/min。5.5.4.2.6连续加载，电子万能试验机自动记录载荷-位移数据。5.5.4.2.7试样断裂或试样中心的外表面应变达到 5%时，停止加载，记录载荷峰值。5.5.4.2.8试样呈胶层剪切破坏，且有明显内部缺陷或在试样中间三分之一以外破坏的

49、，应视为无效试验。5.5.5试验数据处理5.5.5.1弯曲强度弯曲应力f按式（4）计算：232sfFLWH.(4)T/CSAE 170202016式中：f弯曲应力，单位为 MPa；F弯曲载荷，单位为N；Ls跨距，单位为mm；H试样厚度，单位为mm；W试样宽度，单位为mm。注：当弯曲载荷取峰值载荷P时，计算出来的弯曲应力即为试样的弯曲强度。若考虑挠度D作用下支座水平分力引起弯矩的影响，可按式（5）计算弯曲应力：22314/)2sfsFLD LWH（.(5)式中：D试样跨距中点处的挠度，单位为mm。5.5.5.2弯曲应变试样外表面的弯曲应变f按式（6）计算：26fsDHL.(6)式中：f弯曲应变，

50、用无量纲的比或百分数表示。5.5.5.3弯曲模量测定弯曲模量，根据给定的弯曲应变10.0005f和20.0025f，按式（7）计算弯曲模量：2121fffffE.(7)式中：Ef弯曲弹性模量，单位为 MPa；1f弯曲应变为1f时的弯曲应力，单位为 MPa；2f弯曲应变为2f时的弯曲应力，单位为 MPa。注：所有关于弯曲力学性能的计算公式仅适用于小挠度的情况。5.5.6弯曲试验报告弯曲试验报告应包括以下内容：a)试验项目名称及执行标准号；b)胶粘剂的完整描述，包括名称、牌号、制造厂商、形态等；c)基材的完整表述，包括材料名称、制造厂商、牌号、厚度、表面状态等；d)胶接过程的完整表述，包括胶粘剂的