一种测试玻璃纤维增强复合材料制件破坏强度的方法技术

本发明专利技术公开了一种测试玻璃纤维增强复合材料制件破坏强度的方法，分别测试不同玻纤取向的玻璃纤维增强复合材料样条的拉伸强度，根据公式：

【技术实现步骤摘要】
一种测试玻璃纤维增强复合材料制件破坏强度的方法
本专利技术涉及非连续玻璃纤维增强塑料成型
，具体涉及一种测试玻璃纤维增强复合材料制件破坏强度的方法。
技术介绍
非连续纤维增强复合材料具有轻质、高模量、抗疲劳、耐腐蚀和电绝缘性能好等优点，在某些方面完全可以代替金属材料，其中长玻纤增强复合材料(如公开号为CN107964240A、CN110511490A等专利说明书公开的复合材料)在机械行业、建筑行业、汽车行业以及交通运输等行业得到广泛应用。而长玻纤增强复合材料注塑制件在实际应用中的失效判断标准是根据材料强度进行校核，国家标准的材料强度测试，没有考虑玻纤取向的影响，实际上，注塑成型过程当中由于熔料流动而使纤维产生取向，成型产品的力学性能呈现各向异性。进行强度校核时，目前是采用安全系数进行折扣计算，这样一来就会产生偏差，也会出现结构设计缺陷，要么强度过剩，要么强度不足。往往在结构设计时，强度满足了要求，然而没有考虑玻纤取向等影响，到了试验测试阶段，可能出现失效问题，需要重新结构设计、优化、校核，影响项目进度、浪费时间、消耗更多人力物力等资源。
技术实现思路
针对本领域存在的不足之处，本专利技术提供了一种测试玻璃纤维增强复合材料制件破坏强度的方法，采用玻纤取向加权的新型计算方法，无需破坏制件就可得到较为真实的制件破坏强度值(误差小于5％)，能快速的、准确的设计出合格的产品，既能提高设计效率，又可以节约成本。一种测试玻璃纤维增强复合材料制件破坏强度的方法，分别测试不同玻纤取向的玻璃纤维增强复合材料样条的拉伸强度，根据公式：计算得到制件的校核强度σg，即制件的破坏强度；公式中，σθ1～σθm分别代表玻纤取向与拉伸方向的夹角为θ1～θm的样条的拉伸强度，n1～nm分别代表σθ1～σθm的权重。本专利技术的测试玻璃纤维增强复合材料制件破坏强度的方法，是一种加权玻纤取向影响的强度计算方法，得到最终制件的真实强度，更接近的反映实际制件的强度，进行精确的强度校核，尽量避免返工以及不必要的循环设计等过程，提高了产品设计生产效率，其中，更是保证了产品的安全性能，规避了不必要的安全隐患。n1～nm值通过如下方法得到：I)测试p个不同玻纤质量百分含量的玻璃纤维增强复合材料制件的实际破坏强度σk'，k’代表不同玻纤质量百分含量，p为正整数；II)每个上述不同玻纤质量百分含量的玻璃纤维增强复合材料均测试m个不同玻纤取向下的样条拉伸强度σk'-x'，k’代表上述不同玻纤质量百分含量，x’代表不同玻纤取向，具体玻纤取向分别记为x’1,x’2,…,x’m，玻纤取向与拉伸方向的夹角分别等于θ1～θm，m为正整数且m≤p；III)根据公式：从步骤II)、III)中任取m组不同玻纤含量的测试数据组成m元一次方程，求解得到一组a'1～a'm的值；排列组合共得到组a'1～a'm的值；IV)求解算术平均值求得n1～nm的值。作为优选，玻璃纤维增强复合材料为玻璃纤维增强热塑性复合材料，其中的玻璃纤维是非连续纤维，在玻璃纤维增强复合材料中的质量百分含量为20～50wt％。作为优选，所述玻璃纤维的长度为10～13mm。作为优选，玻璃纤维增强复合材料基体树脂为聚丙烯或尼龙。作为优选，所述的测试玻璃纤维增强复合材料制件破坏强度的方法，包括步骤：(1)制备4个不同玻纤取向的玻璃纤维增强复合材料样条，样条尺寸采用纤维增强塑料拉伸性能试验方法GB/T1447-2005(简称“国标”)规定尺寸样式，4个方向分别为0°、30°、45°和90°，其中0°为玻纤取向平行于拉伸的方向，30°为玻纤取向与拉伸方向呈30°夹角的方向，45°为玻纤取向与拉伸方向呈45°夹角的方向，90°为玻纤取向垂直于拉伸的方向；(2)根据GB/T1447-2005规定，分别测试得到0°、30°、45°和90°玻纤取向的样条的拉伸强度σ0、σ30、σ45和σ90，代入公式：其中σg为校核强度，即制件的破坏强度n1～n4表示σ0、σ30、σ45和σ90的权重。作为优选，n1～n4值通过如下方法得到：(A)测试玻纤质量百分含量分别为20％、25％、30％、35％、40％、45％和50％的玻璃纤维增强复合材料制件的实际破坏强度σk，k分别为20％、25％、30％、35％、40％、45％和50％；(B)根据GB/T1447-2005规定，测试0°、30°、45°和90°玻纤取向的、玻纤质量百分含量分别为20％、25％、30％、35％、40％、45％和50％的玻璃纤维增强复合材料样条的拉伸强度σk-x，k分别为20％、25％、30％、35％、40％、45％和50％，x分别为0、30、45和90；(C)根据公式：从步骤(A)、(B)中任取四组不同玻纤含量的测试数据组成四元一次方程，求解得到一组a1～a4的值；排列组合共得到35组a1～a4的值；(D)求解算术平均值求得n1～n4的值。作为优选，采用含有不同拉伸样条式型腔的注塑模具制备不同玻纤取向的玻璃纤维增强复合材料样条；所述型腔中包含4个方向摆放的拉伸样条式型腔，4个方向分别为0°、30°、45°和90°，0°为玻纤取向平行于拉伸的方向，30°为玻纤取向与拉伸方向呈30°夹角的方向，45°为玻纤取向与拉伸方向呈45°夹角的方向，90°为玻纤取向垂直于拉伸的方向。作为优选，4个拉伸样条式型腔中间设计轮辐式浇口。作为优选，注塑模具为二板模具，注塑机采用卧式注塑机，注塑成型包括合模、填充、保压、冷却、开模五个过程。作为优选，注塑成型样条后进行表面去毛刺处理，然后放置在室温(优选23℃)环境下12～24h后再测试拉伸强度。本专利技术与现有技术相比，主要优点包括：本专利技术方法减少设计加工成本，缩短整个产品的设计研发周期，并提高制件合格率，具有市场经济效益；通过模具优化设计直接得到各个角度的样条，无需裁切。具体实施方式下面结合具体实施例，进一步阐述本专利技术。应理解，这些实施例仅用于说明本专利技术而不用于限制本专利技术的范围。下列实施例中未注明具体条件的操作方法，通常按照常规条件，或按照制造厂商所建议的条件。一种测试玻璃纤维增强复合材料制件破坏强度的方法：步骤1、设计一副含有不同拉伸样条式型腔的注塑模具；所述型腔中包含4个方向摆放的拉伸样条式型腔(4个方向分别为0°，30°，45°，90°。0°为玻纤取向平行于拉伸的方向，30°为玻纤取向与拉伸方向呈30°的方向，45°为玻纤取向与拉伸方向呈45°的方向，90°为玻纤取向垂直于拉伸的方向)；四个拉伸样条式型腔中间设计轮辐式浇口，保证得到4个方向的玻纤取向分布；步骤2、玻璃纤维增强复合材料加入注塑机，注塑成型；步骤3、拉伸样条取出后进行表面去毛刺处理，然后放置在23℃环境下24h；步骤4、按国标测试各拉伸样条的强度，并通过公式计算得到最终的制件的校核强度σg；步骤5、σg与实际制件强度破坏值进行对比，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种测试玻璃纤维增强复合材料制件破坏强度的方法，其特征在于，分别测试不同玻纤取向的玻璃纤维增强复合材料样条的拉伸强度，根据公式：

【技术特征摘要】
1.一种测试玻璃纤维增强复合材料制件破坏强度的方法，其特征在于，分别测试不同玻纤取向的玻璃纤维增强复合材料样条的拉伸强度，根据公式：计算得到制件的校核强度σg，即制件的破坏强度；
公式中，σθ1～σθm分别代表玻纤取向与拉伸方向的夹角为θ1～θm的样条的拉伸强度，n1～nm分别代表σθ1～σθm的权重。


2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，玻璃纤维增强复合材料为玻璃纤维增强热塑性复合材料，其中的玻璃纤维是非连续纤维，在玻璃纤维增强复合材料中的质量百分含量为20～50wt％。


3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述玻璃纤维的长度为10～13mm。


4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，玻璃纤维增强复合材料基体树脂为聚丙烯或尼龙。


5.根据权利要求1～4任一权利要求所述的方法，其特征在于，包括步骤：
(1)制备4个不同玻纤取向的玻璃纤维增强复合材料样条，样条尺寸采用纤维增强塑料拉伸性能试验方法GB/T1447-2005规定尺寸样式，4个方向分别为0°、30°、45°和90°，其中0°为玻纤取向平行于拉伸的方向，30°为玻纤取向与拉伸方向呈30°夹角的方向，45°为玻纤取向与拉伸方向呈45°夹角的方向，90°为玻纤取向垂直于拉伸的方向；
(2)根据GB/T1447-2005规定，分别测试得到0°、30°、45°和90°玻纤取向的样条的拉伸强度σ0、σ30、σ45和σ90，代入公式：其中σg为校核强度，即制件的破坏强度n1～n4表示σ0、σ30、σ45和σ90的权重。


6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，n1～n4值通过如下方法得到：
(A)测...

【专利技术属性】
技术研发人员：张成，陈晓敏，周功浪，周琨生，郑云磊，
申请(专利权)人：中广核俊尔浙江新材料有限公司，中广核俊尔新材料有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江;33