【標準】ASTM D30復合材料標準體系綜述



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前言

ASTM(美國材料與試驗協會)在全球材料與工程標準領域具有舉足輕重的地位,其制定的標準為各行各業提供了統一的技術規范。其中,D30 委員會專注于復合材料領域,圍繞復合材料的術語、性能測試、結構應用等方面制定了一系列標準。本文旨在對 ASTM D30 委員會下設的各分類及其包含的有效標準進行梳理,為相關從業者提供清晰、實用的參考。

一、D30.01 編輯與資源標準

該分類主要圍繞復合材料領域的基礎術語、測試指南以及材料識別等方面制定標準,為行業內的信息交流、測試操作提供了統一的規范和依據,是復合材料領域標準化工作的基礎。

標準編號

標準名(中文)

D4762-23

《測試聚合物基復合材料的標準指南》

D3878-23

《復合材料術語標準》

D6507-19(2025)

《復合材料纖維增強方向編碼的標準實施規程》

D8335-20

《纖維增強聚合物基復合材料識別標準指南》

二、D30.03 成分 / 前驅體性能

此分類聚焦于復合材料的組成成分及前驅體的性能測試,通過一系列標準化的試驗方法,對預浸料的成分含量、揮發物含量、樹脂性能等進行測定,確保復合材料在生產源頭的質量可控,為后續的加工和使用奠定良好基礎。

標準編號

標準名(中文)

C613-23

《用索氏提取法測定復合材料預浸料成分含量的標準試驗方法》

D3529-16(2021)

《復合材料預浸料成分含量的標準試驗方法》

D3530-20

《復合材料預浸料揮發物含量的標準試驗方法》

D3531/D3531M-24

《碳纖維 - 環氧樹脂預浸料樹脂流動的標準試驗方法》

D3532/D3532M-19

《碳纖維 - 環氧樹脂預浸料凝膠時間的標準試驗方法》

D3800-22

《高模量纖維密度的標準試驗方法》

D4018-23

《連續長絲碳纖維和石墨纖維束性能的標準試驗方法》

D4102/D4102M-22

《碳纖維耐熱氧化性的標準試驗方法》

D7750-23

《用動態力學程序使用封裝試樣流變儀測定熱固性樹脂固化行為的標準試驗方法》

D8132/D8132M-23

《通過滲透率測量確定預浸料浸漬的標準試驗方法》

D8336-24

《使用連續施加和剝離程序表征預浸料粘性的標準試驗方法》

三、D30.04 層合板與疊層板試驗方法

該分類針對層合板和疊層板的各類性能測試制定了詳細標準,涵蓋了剪切、拉伸、壓縮、彎曲等多種力學性能,以及吸濕性能、玻璃化轉變溫度等特性的測試方法,為準確評估層合板和疊層板的性能提供了可靠依據,是復合材料結構設計和性能驗證的重要支撐。

標準編號

標準名(中文)

D5379/D5379M-19e1

《用 V 型缺口梁法測定復合材料剪切性能的標準試驗方法》

D2344/D2344M-22

《聚合物基復合材料及其層壓板短梁強度的標準試驗方法》

D3039/D3039M-17

《聚合物基復合材料拉伸性能的標準試驗方法》

D3171-22

《復合材料成分含量的標準試驗方法》

D3410/D3410M-16(2024)

《無支撐標距段聚合物基復合材料受剪切載荷壓縮性能的標準試驗方法》

D3479/D3479M-19(2023)

《聚合物基復合材料拉伸 - 拉伸疲勞的標準試驗方法》

D3518/D3518M-18

《用 ±45° 層壓板拉伸試驗測定聚合物基復合材料面內剪切響應的標準試驗方法》

D3552-24

《纖維增強金屬基復合材料拉伸性能的標準試驗方法》

D5229/D5229M-20

《聚合物基復合材料吸濕性能和平衡調節的標準試驗方法》

D5448/D5448M-22

《環向纏繞聚合物基復合材料圓柱體面內剪切性能的標準試驗方法》

D5449/D5449M-22

《環向纏繞聚合物基復合材料圓柱體橫向壓縮性能的標準試驗方法》

D5450/D5450M-22

《環向纏繞聚合物基復合材料圓柱體橫向拉伸性能的標準試驗方法》

D5467/D5467M-97(2017)

《用夾層梁測定單向聚合物基復合材料壓縮性能的標準試驗方法》

D5687/D5687M-20

《帶試樣制備加工指南的扁平復合材料板制備標準指南》

D6641/D6641M-23

《使用組合加載壓縮(CLC)試驗夾具測定聚合物基復合材料壓縮性能的標準試驗方法》

D6856/D6856M-23

《織物增強 “紡織” 復合材料測試標準指南》

D7028-07(2024)

《用動態力學分析(DMA)測定聚合物基復合材料玻璃化轉變溫度(DMA Tg)的標準試驗方法》

D7078/D7078M-20e1

《用 V 型缺口軌道剪切法測定復合材料剪切性能的標準試驗方法》

D7264/D7264M-21

《聚合物基復合材料彎曲性能的標準試驗方法》

四、D30.05 結構試驗方法

此分類主要針對復合材料結構的性能測試,涉及開孔強度、承壓響應、損傷抗性、疲勞性能等多個與結構安全和可靠性密切相關的方面,為復合材料結構在實際應用中的設計、評估和驗證提供了全面的技術標準。

標準編號

標準名(中文)

D5766/D5766M-23

《聚合物基復合材料層壓板開孔拉伸強度的標準試驗方法》

D5961/D5961M-23

《聚合物基復合材料層壓板承壓響應的標準試驗方法》

D6264/D6264M-23

《測量纖維增強聚合物基復合材料對集中準靜態壓痕力的損傷抗性的標準試驗方法》

D6484/D6484M-23

《聚合物基復合材料層壓板開孔壓縮強度的標準試驗方法》

D6742/D6742M-23

《聚合物基復合材料層壓板填充孔拉伸和壓縮測試的標準實施規程》

D6873/D6873M-23

《聚合物基復合材料層壓板承壓疲勞響應的標準實施規程》

D7136/D7136M-25

《測量纖維增強聚合物基復合材料對落錘沖擊事件的損傷抗性的標準試驗方法》

D7137/D7137M-23

《受損聚合物基復合材料板壓縮殘余強度性能的標準試驗方法》

D7248/D7248M-23

《使用雙緊固件試樣測定聚合物基復合材料層壓板高承壓 - 低旁路相互作用響應的標準試驗方法》

D7332/D7332M-23

《測量纖維增強聚合物基復合材料抗緊固件拉脫阻力的標準試驗方法》

D7615/D7615M-23

《聚合物基復合材料層壓板開孔疲勞響應的標準實施規程》

D8066/D8066M-23

《聚合物基復合材料層壓板無缺口壓縮測試的標準實施規程》

D8101/D8101M-24

《測量復合材料對鈍頭彈丸沖擊的抗穿透性的標準試驗方法》

D8131/D8131M-23

《聚合物基復合材料層壓板錐形和階梯形接頭拉伸性能的標準實施規程》

D8387/D8387M-23

《聚合物基復合材料層壓板高旁路 - 低承壓相互作用響應的標準試驗方法》

D8509/D8509M-23

《螺栓連接相關性能測試方法選擇和測試試樣設計標準指南》

D8510/D8510M-23

《軸向壓縮載荷下局部屈曲和壓潰的標準試驗方法》

D8511/D8511M-23

《局部屈曲和壓潰測試試樣設計與分析標準指南》

E1922/E1922M-22

《層壓和拉擠聚合物基復合材料層間斷裂韌性的標準試驗方法》

五、D30.06 層間性能

該分類專注于復合材料層間性能的測試,包括層間斷裂韌性、彎曲梁強度等,通過標準化的測試方法,能夠準確評估復合材料層間的結合強度和穩定性,對于復合材料的結構設計和失效分析具有重要意義。

標準編號

標準名(中文)

D5528/D5528M-21

《單向纖維增強聚合物基復合材料 I 型層間斷裂韌性的標準試驗方法》

D6115-97(2019)

《單向纖維增強聚合物基復合材料 I 型疲勞分層擴展起始的標準試驗方法》

D6415/D6415M-22

《測量纖維增強聚合物基復合材料彎曲梁強度的標準試驗方法》

D6671/D6671M-22

《單向纖維增強聚合物基復合材料混合 I - II 型層間斷裂韌性的標準試驗方法》

D7291/D7291M-22

《纖維增強聚合物基復合材料貫穿厚度 “平面” 拉伸強度和彈性模量的標準試驗方法》

D7905/D7905M-19e1

《測定單向纖維增強聚合物基復合材料 II 型層間斷裂韌性的標準試驗方法》

六、D30.09 夾層結構

此分類圍繞夾層結構復合材料的性能測試制定了一系列標準,涵蓋芯材密度、吸水性、剪切性能、壓縮性能等多個方面,為夾層結構復合材料的設計、生產和應用提供了全面的技術支持,確保其在各類工程中的安全使用。

標準編號

標準名(中文)

C271/C271M-16(2022)e1

《夾層芯材密度的標準試驗方法》

C272/C272M-18(2024)

《夾層結構芯材吸水性的標準試驗方法》

C273/C273M-20

《夾層芯材剪切性能的標準試驗方法》

C297/C297M-16(2024)

《夾層結構平面拉伸強度的標準試驗方法》

C363/C363M-24

《蜂窩芯材節點拉伸強度的標準試驗方法》

C364/C364M-16(2024)

《夾層結構邊緣壓縮強度的標準試驗方法》

C365/C365M-22

《夾層芯材平面壓縮性能的標準試驗方法》

C366/C366M-16(2022)e1

《夾層芯材厚度測量的標準試驗方法》

C393/C393M-20

《用梁彎曲法測定夾層結構芯材剪切性能的標準試驗方法》

C394/C394M-16(2024)

《夾層芯材剪切疲勞的標準試驗方法》

C480/C480M-16(2024)

《夾層結構彎曲蠕變的標準試驗方法》

C481-99(2025)

《夾層結構實驗室老化的標準試驗方法》

D6416/D6416M-16(2024)

《承受分布載荷的簡支夾層復合板二維彎曲性能的標準試驗方法》

D6772/D6772M-22

《夾層芯材尺寸穩定性的標準試驗方法》

D6790/D6790M-22

《測定蜂窩芯材泊松比的標準試驗方法》

D7249/D7249M-20

《用長梁彎曲法測定夾層結構面板性能的標準試驗方法》

D7250/D7250M-20

《測定夾層梁彎曲和剪切剛度的標準實施規程》

D7336/D7336M-22

《蜂窩夾層芯材靜態能量吸收性能的標準試驗方法》

D7766/D7766M-23

《夾層結構抗損傷測試的標準實施規程》

D7956/D7956M-16(2024)

《使用夾層長梁彎曲試樣對薄受損層壓板進行壓縮測試的標準實施規程》

D8067/D8067M-17

《使用相框夾具測定夾層面板面內剪切性能的標準試驗方法》

D8285/D8285M-19

《用夾層結構長梁彎曲法測定聚合物基復合材料層壓板錐形和階梯形接頭壓縮性能的標準實施規程》

D8287/D8287M-22

《受損夾層復合板壓縮殘余強度性能的標準試驗方法》

D8388/D8388M-22

《受損夾層結構彎曲殘余強度測試的標準實施規程》

D8453/D8453M-22

《夾層結構開孔彎曲強度的標準實施規程》

D8454/D8454M-22

《夾層結構開孔壓縮強度的標準試驗方法》

F1645/F1645M-22

《蜂窩芯材中水遷移的標準試驗方法》

七、D30.10 土木工程結構用復合材料

該分類聚焦于土木工程領域中使用的復合材料,針對其各類性能測試制定標準,如復合材料棒材的拉伸性能、粘結強度、耐堿性等,為復合材料在土木工程中的安全應用提供了有力的技術保障,推動了復合材料在該領域的規范使用和發展。

標準編號

標準名(中文)

D7205/D7205M-21

《纖維增強聚合物基復合材料棒材拉伸性能的標準試驗方法》

D7290-06(2022)

《土木工程結構應用中聚合物復合材料材料性能特征值評估的標準實施規程》

D7337/D7337M-12(2019)

《纖維增強聚合物基復合材料棒材拉伸蠕變斷裂的標準試驗方法》

D7522/D7522M-21

《FRP 層壓板系統與混凝土或磚石基體粘結的拉拔強度標準試驗方法》

D7565/D7565M-10(2017)

《測定用于土木結構加固的纖維增強聚合物基復合材料拉伸性能的標準試驗方法》

D7616/D7616M-11(2023)

《測定用于土木結構加固的濕法鋪層纖維增強聚合物基復合材料表觀搭接剪切強度性能的標準試驗方法》

D7617/D7617M-11(2017)

《纖維增強聚合物基復合材料棒材橫向剪切強度的標準試驗方法》

D7705/D7705M-12(2019)

《混凝土建筑中使用的纖維增強聚合物(FRP)基復合材料棒材耐堿性的標準試驗方法》

D7913/D7913M-25

《通過拉拔測試測定纖維增強聚合物基復合材料棒材與混凝土粘結強度的標準試驗方法》

D7914/D7914M-21

《纖維增強聚合物(FRP)彎曲棒材彎曲位置強度的標準試驗方法》

D7957/D7957M-22

《混凝土增強用實心圓形玻璃纖維增強聚合物棒材的標準規范》

D7958/D7958M-17

《用梁試驗評估 FRP 復合材料與混凝土基體粘結性能的標準試驗方法》

D8337/D8337M-21

《用單搭接剪切試驗評估應用于混凝土基體的 FRP 復合材料粘結性能的標準試驗方法》

D8444/D8444M-24

《混凝土板之間用于荷載傳遞的纖維增強聚合物銷釘棒材的標準規范》

D8505/D8505M-23

《混凝土增強用玄武巖和玻璃纖維增強聚合物(FRP)棒材的標準規范》



八、暫無標準的分技術委員會

在 ASTM D30 委員會的分類中,D30.02(研究與力學)、D30.02.05(循環規劃)、D30.90(執行)、D30.91(戰略規劃)這幾個分類目前沒有有效的標準。這可能是因為這些領域更多側重于理論研究、規劃協調等工作,尚未形成需要標準化的具體測試方法或規范,或者相關標準仍在制定過程中。隨著復合材料領域的不斷發展,這些分類未來可能會逐步推出相應的標準,以滿足行業在研究、規劃等方面的標準化需求。


九、結語

ASTM D30 委員會所構建的復合材料標準體系,全面覆蓋了從基礎術語、成分性能到結構測試、特定領域應用等多個維度,為復合材料行業的規范化發展提供了堅實的技術支撐。這些標準不僅統一了測試方法和評價指標,確保了材料性能數據的準確性和可比性,還為科研創新、生產制造以及工程應用搭建了橋梁,推動了復合材料在航空航天、土木工程、汽車等眾多領域的廣泛應用與持續進步。