ISO 527-4：1997
时间：2021.03.07 创作：欧阳德 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
料的试验条件
前言
国际标准ISO 527-4由ISO/TC61技术委员会，塑料，SC2子委员会，机械性能部制定。
连同第5部分，这部分ISO 527取代ISO 3268的第一版（ISO 3268：1978）。
使用通用标题“塑料——拉伸性能测试”，ISO 527包括以下部分：
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 附件A为本部分ISO 527的必需部分，附件B只作为参考。
欧阳德创编 2021.03.07
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1．适用范围
1.1 基于在第一部分中给出的通用原则，ISO 527的这部分中阐述了对各向同性与正交纤维增强塑料复合物拉伸性能的测试条件。
对单向增强材料测试实验的规定在第5部分。 1.2 见ISO 527-1，1.2单元。
1.3 本实验方法适用于以下材料的测试：
1．纤维增强热塑性与热固性塑料复合物，使用纤维为非单向增强材料如毡片、机织物、编织粗纱、短切原丝，以及这些增强材料的混合物，还有无捻粗纱、短切或磨碎的纤维或者预浸渍材料（对于直接注塑试样，见ISO 527-2：1993的样本1A）等；
2．带有单向增强材料的上述材料复合制品和用
单向层压片材构成的多向增强材料，制成的叠层材料是匀称的（对于完全或主要由单向增强物制成的材料，见ISO 527-5）；
3．这些材料制成的成品。
增强纤维包括玻璃纤维、碳纤维、纺轮纤维和其他相似纤维。
1.4 本方法使用的试样由按ISO 1268或其他等同方法制作的试板，或者由具有合适表面的成品或半成品制
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成。
1.5 见ISO 527-1，1.5部分。 2．引用文献
本文中引用了以下标准中的部分内容。出版时，标示出的版本有效。所有的标准都可能被修订，鼓励赞同ISO 527本部分内容的部门探索使用以下参考标准最新版的可能性。IEC和ISO成员负责维护目前有效的国际标准。
ISO 527-1：1993，塑料——拉伸性能测试——第1部分：通用原则。
ISO 527-2：1993，塑料——拉伸性能测试——第2部分：注塑与挤出塑料测试条件。
ISO 527-5：1997，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。
ISO 1268：1974，塑料——试验用玻璃纤维增强塑料、树脂胶合的、低压叠层板或盘试样的准备。 ISO 2818：1994，塑料——试验样本的机械加工方法。
ISO 3534-1：1993，统计——词汇表和符号——第1部分：概率与统计术语。 3．原理
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见ISO 527-1。 4．定义
ISO 527中使用以下定义。 4.1 标距长度：见ISO527-1，4.1 4.2 试验速度：见ISO 527-1，4.2。
4.3 拉伸应力，σ：除把“1”方向试样的σ标为σ1，“2”方向试样的σ标为σ2（对于方向的定义，见4.8）外，其余见ISO 527-1，4.3。
4.3.1 拉伸强度，σM：除把“1”方向试样的σM标为σM1，“2”方向试样的σM标为σM2外，其余见ISO 527-1，4.3。
4.4 拉伸应变，ε：除把“1”方向试样的ε标为ε1，“2”方向试样的ε标为ε2外，其余见ISO527-1，4.4。
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。
对“1”方向试样的εM标为εM 1，“2”方向试样的εM标为εM2。
用比值或百分数表示。
4.6 拉伸弹性模量；杨氏模量，E：除把“1”方向试样的E标为E 1，“2”方向试样的E标为E 2外，其余
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见ISO 527-1，4.6。
使用的应变值在ISO 527-1，4.6中给出，即ε’=0.0005，ε’’=0.0025（见图1），除非材料或技术规范中已给出了可选择的值。
4.7 泊松比，μ：除按照图2所示坐标，把“1”方向试样的μb标为μ12，μh为μ13，“2”方向试样的μb标为μ21外，μh为μ23外，其余见ISO 527-1，4.7。
4.8 试样坐标轴：通常根据与材料结构或生产工艺有关的特征来规定“1”方向，如连续过程中的长度的方向（见图2）。“2”方向与“1”方向垂直。
注1．“1”方向又称为0o方向或纵向；“2”方向又称为90o方向或横向。
注2．本标准第5部分中涉及的单向材料，把平行于纤维的方向定义为“1”方向；把垂直于纤维方向（在纤维所在平面内）定义为“2”方向。 5．设备
除以下规定外，其余见ISO527-1第5章。测微计或等效测量仪器的读数精度应达到0.01 mm或更优。如果用在凹凸不平的表面上，仪器应带有尺寸合适、端部为球形的测量头；如果用在平整、光滑的（例如
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经过机械加工的）表面上，则应带有平面测量头。
5.2.2不适用于本部分。
注：推荐按附录B所述对试样和载荷系统的对中进行校核。 6．试样
6.1 形状和尺寸
ISO 527的本部分中规定了三种类型试样，见图3（1B型）和图4（2型和3型）。
1B型试样用于试验纤维增强热塑型试样。如果破
坏发生在标距线内，1B型试样也可用于纤维增强热固性塑料。1B型试样不应用于多向性连续纤维增强塑料。
2型试样（不带端柄的矩形试样）和3型试样
（带有粘接端柄的矩形试样）用来试验纤维增强热固性和热塑性塑料。未粘接端柄的试样一般作为2型试样。
2型及3型试样的优选宽度为25 mm，如果由于
使用了特殊的增强材料，使其拉伸强度变得不高时，也可使用宽度为50 mm或更大的试样。
2型和3型试样的厚度应为2 mm~10 mm。
为了确定使用2型还是3型试样，应首先使用2型试
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样进行试验，如果无法试验或者试验结果不满意，例如试样在夹具中打滑或在夹具中破坏（见ISO 527-1，5.1），则使用3型试样。
对于压塑材料，各类试样两端片之间不应有厚度偏离平均值超过2%的点。 单位为毫米
l3——总长度≥1501）
l1——窄平行部分的长度60±0.5 R——半径≥602）
b2——端部宽度 20±0.2 b1——狭窄部分的宽度 10±0.2 h——厚度 2~10
l0——标距（为使用引伸计推荐） 50±0.5
L——夹具间的初始距离115±1
注：第6章给出了关于试样质量和平行度的要求。
1） 对某些材料，端柄长度可能需要延长（比如使得
l3=200 mm），以防止试样在夹具内破坏或滑动。
2） 厚
度为4 mm的试样与ISO 527-2及ISO
3167:1993《塑料多用途试样》中的B型试样相同。
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图3——1B型试样
a）2型试样 b）3型试样
单位为mm
2型 3型 L3——总长度≥250 ≥250
L2——两端柄间的距离— 150±1
b1——宽度 25±0.5或50±0.5 25±0.5或50±0.5
h——厚度 2~10 2~10
L0——标距（为使用引伸计推荐） 50±1 50±1
L——夹具间的初始距离 150±1 136（标称）
LT——端柄长度—≥50
hT——端柄厚度— 1~3
D——对中孔直径 3±0.25 3±0.25 注：第6章给出了关于试样质量和平行度的要求。 图4. 2型和3型试样 6.2 试样的制备 6.2.1 概述
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对于模塑及层压材料，按照ISO 1268或其他规定/商定的方法制备试板。对于3型试样（见附录A），应从上述试板上切取单个或成组试样。
需要从最终产品制备试样时（如为了在生产过程中或交货时进行质量控制），则应从平面部分制取试样。
ISO 2818中规定了机加工制备试样的参数。附录A中给出了关于切削试样时的其他要求。 6.2.2 端柄（对于3型试样）
试样两端应进行增强，最好使用与试样长轴成45o角的纤维多层交叉层压或玻纤织物/树脂层压的方式制成端柄，柄厚应为1 mm~3 mm，柄角为90o（不是渐缩的）。
允许选用其他的柄形装置，但使用前应得到证明其强度至少能与推荐的端柄相等，而其变异系数（见ISO 527-1中的10.5，及ISO 3534-1）不大于推荐的端柄。可供选择的端柄包括：由受试材料制成的端柄、机械紧固端柄及由粗糙材料制造的非粘结端柄（例如金刚砂纸、普通砂纸以及使用粗糙的夹具表面等）。 6.2.3 端柄的粘接（对于3型试样）
使用高韧性黏合剂把端柄粘结到试样上，见附录A。
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注：单个试样和成组试样的粘结步骤相同。 6.3 标线
见ISO 527-1，6.3。 6.4 试样检查
见ISO 527-1，6.4。 6.5 各向异性
纤维增强复合材料的性能常随着片材板面的方向不同而变化（各向异性）。因此，推荐分别按与主轴平行和垂直两个方向制备两组试样，以测定从材料结构或其生产工艺知识所推断的一些特性的方向性。 7．试样数量
见ISO 527-1，第7章。 8．状态调节
见ISO 527-1，第8章。 9．试验步骤 9.1 试验环境
见ISO 527-1，9.1。 9.2 试样尺寸测量 见ISO 527-1，9.2。 9.3 夹持
见ISO 527-1，9.3。
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9.4 预应力
见ISO 527-1，9.4。
9.5 引伸计和应变仪的安装和标线的定位
见ISO 527-1，9.5。测量标距长度应精确至1%或更优。
9.6 试验速度
使用下列试验速度： 9.6.1 1B型试样
a）常规质量控制时，为10 mm/min；
b）合格鉴定试验，测定最大伸长和拉伸弹性模量时，为2 mm/min。 9.6.2 2型和3型试样
a）常规质量控制时，为5 mm/min；
b）合格鉴定试验，测定最大伸长和拉伸弹性模量时，为2 mm/min。 9.7 数据记录
见ISO 527-1，9.7。 10．结果计算与表示
除了采用本部分第4章中给出的定义且应变值应报告到三位有效数字以外，其余见ISO 527-1的第10章。
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如需计算泊松比，应在4.6中给出的应变值附近计算。
11．精密度
由于未得到实验室间试验数据，所以本方法的精密度尚未知道。如获得实验室间数据后，将在下次修订时补充精密度的说明。
精密度数据将会对纤维和母料类型的具体组合予以规定。
12 试验报告
试验报告应包括以下内容：
a） 注明引用
ISO 527本部分，包括试样类型和试验速
度，按以下格式书写：
b）~q）见ISO 527-1第12章中的b)~q)，包括纤维类型、纤维含量和纤维几何形状（如毡）等。
附录A （规范性附录） 试样的制备
A．1 机械加工制备试样
任何情况下，都要采取以下措施：
——避免造成试样中热量大量累积（建议使用冷却剂）。如果使用液体冷却剂，在机加工后，应立即擦
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干试样。
——检查试样所有切削表面，应没有由机加工造成的缺陷。
A．2 带有粘结端柄试样的制备
推荐方法如下：
从受试材料上切取一块片材，该片材具有制定试样的长度，而其宽度应与切取所需的试样数目相适应。
在该片材上标识材料的“1”方向。 切取制作端柄所需长度和宽度的矩形条。
按下述步骤把上述矩形条贴到制好的试样片材上： a）如需要，对即将进行粘贴的所有表面都用细砂纸打磨处理或使用合适砂子进行喷砂处理。
b）消除上述表面灰尘并使用合适容剂清洁表面。 c）严格按照粘合剂使用说明，用高韧性粘合剂把矩形条片材两端粘贴到片材上，矩形条间应相互平行，且垂直于试样的长度方向，如图A.1所示。
注：推荐使用带有薄型载体的薄膜粘合剂。该粘合剂的剪切强度应大于30 MPa。所使用的粘合剂应为柔韧的，其断裂应变应大于受试材料。
d）按粘合剂使用说明推荐的温度、压力和保持时间进行粘接。
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e）把上述片材切割成试样，切割时应把构成端柄的矩形条与片材结合在一起作为一个整体切割（见图A.1）。
图A.1 制备试样
附录B （资料性附录） 试样的对中
推荐使用带有应变片的试样在标距中心位置校核拉力试验机和试样的对中情况。制作该试样的材料与被试材料相同。使用某种装置或方法，以保证该试样用可重复的方式定位在夹具中。带有应变片试样如图B.1所示。把两个应变片（SG1，SG2）粘贴到试样的统一表面，距试样边缘距离大约为试样宽度的1/8。把第三个应变片（SG3）粘贴到试样的背面中线与前面的两个应变片中点连线的交点位置上。
把各应变片的输出值与在与在4.6给出测量拉伸模量应变范围中点值，即0.0015进行比较。用式（B.1）和（B.2）分别计算在宽度方向上的弯曲应变（Bb）和在厚度方向的弯曲应变（Bh），以百分数表示。
式中：
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ε1、ε2和ε3分别为应变片SG1、SG2和SG3所记录的应变值；
εav由右式计算：
最后，确保弯曲应变满足不等式（B.3）给出的条件： 注1：为全面检查出不对中的所有可能来源，必须在靠近夹具处使用更多的应变片。
注2：在试样的每个侧面夹上一个带有纵向应变输出的引伸计，能检查单独试样在宽度方向上的对中情况。
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