ISO 13003:2003 纤维增强塑料 循环载荷条件下疲劳性能的测定 —— 静态基准测试与试样制备要求
1. 标准定位与适用范围
ISO 13003:2003《纤维增强塑料 循环载荷条件下疲劳性能的测定》规定了纤维增强塑料复合材料在恒幅恒频循环加载条件下疲劳试验的一般程序,适用于所有测试模式(拉伸、弯曲等)和测试机器控制方式--12。标准主要内容涵盖:范围、规范性引用文件、术语定义、原理、设备、试样制备、试样数量、状态调节与测试环境、试验程序、结果表示、精密度、试验报告,以及关于弯曲疲劳和拉伸疲劳的两份资料性附录-1-2。
2. 静态基准测试(静态对照测试)
执行疲劳试验前,须按等效静态(单调)测试方法测定对照试样的静态强度,用于后续确定疲劳试验的应力水平或应变幅值-8。静态对照试样的制备、状态调节和测试环境须与疲劳试样保持一致。
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拉伸静态基准:按ISO 527-4(面向各向同性和正交异性纤维增强塑料复合材料)或ISO 527-5(面向单向纤维增强塑料复合材料)测定平均拉伸强度和平均失效应变。
3. 试样制备与检查
(1)试样几何与制备
试样形状、尺寸和制备方法须依据所采用的等效静态测试方法。无论拉伸疲劳还是弯曲疲劳,均须引用相应的静态测试标准制备试样。标准中未强制规定具体试样尺寸,尺寸范围依据静态测试标准确定(如长度通常为跨距+20 mm,宽度为10∼20 mm等)-。试样宜从平板或制件上切割加工,应标记材料的主取向方向(如纤维方向),确保与加载方向对齐。
(2)端片要求
对于拉伸疲劳试样,须按ISO 527-4或ISO 527-5的要求粘贴加强片(end tab),以分散夹持端应力集中,防止端部过早失效。加强片材料(如玻璃纤维增强塑料或铝片)应选用刚度与试样相近的材料,避免因端片刚度不匹配引起试样标距段外破坏。加强片须通过胶黏剂对称粘贴,保证前后表面对齐,胶层厚度和固化条件须均匀一致。
(3)尺寸检查
每个试样须在标距段内至少三点测量宽度和厚度,取平均值计算横截面积。单向增强碳纤维系统在纤维方向上进行疲劳测试时尤为困难,试样制备精度要求更为严格-8-12。
(4)状态调节与测试环境
状态调节参照ISO 291标准执行-12。测试环境条件与等效静态测试方法保持一致-2。疲劳测试周期较长,须全程监控环境温湿度,避免意外波动影响数据一致性。
(5)试样数量
标准未规定具体数量的固定值,要求参照ISO 2602(数据统计处理指南)和ASTM E739等标准确定。为获得具有统计意义的S-N曲线,每个应力水平建议测试3∼5个试样。
4. 仪器设备要求
实施ISO 13003疲劳测试的设备须满足以下参数要求:载荷传感器量程宜覆盖试验工况(如±15kN与±500N),位移传感器量程2%~100%;引伸计应变范围-10%~50%,标距50mm;作动缸行程±100mm;频率上限100Hz,环境箱温度范围-30°C至150°C-11




