技术专栏 | 为复合材料做“体检”（一）——拉伸试验

拉伸试验是了解复合材料基本“性情”的首要试验，一般用于测试复合材料的以下力学性能：

1.极限拉伸强度：施加的最大应力（通常为断裂时的应力）。

2.极限拉伸应变：载荷方向上初始标距单位长度的增量（通常指断裂时）。

3.拉伸模量（弦线模量）：材料刚度。

4.泊松比：横向正应变与轴向正应变的绝对值的比值。

5.过渡应变：双线性应力-应变曲线中线性段交点对应的应变值，反映材料损伤起始(如基体开裂或层间剥离)。

6.失效模式：断裂试样的失效类型、区域和位置。

国际上通常将ASTM D3039/D3039M-2017《聚合物基复合材料拉伸性能测试方法》作为聚合物基复合材料面内拉伸性能的测试标准。

此外，还有针对长纤维增强塑料或连续纤维增强塑料拉伸试验的ISO 527-4《各向同性和各向异性纤维增强塑料的试验条件》和ISO 527-5《单向纤维增强塑料的试验条件》。

以ASTM D3039/D3039M-2017为例：该标准要求试样尺寸为宽度:15-25mm(单向材料)或25mm(织物材料)；厚度1-2.5mm，需确保纤维分布均匀；长度:250mm(单向材料)或175mm(横向测试)。

一般选用直条型试样且需要明确标识并记录尺寸公差(宽度±1%，厚度±4%)。

另外，ASTM D3039/D3039M-2017对试样加强片的使用提出了建议：“将单向材料(或一个方向占主导作用的层压板)在纤维方向加载到破坏时，强烈推荐使用加强片。”

ASTM D3039/D3039M-2017要复合材料拉伸试验设备应为符合ASTM E4标准的电子万能试验机，力值精度±1%，具备位移/应变控制功能。

同时，ASTM D3039/D3039M-2017还规定了复合材料拉伸试验速度：一种是0.01min^-1（标称值）恒定应变速率，另一种选择是以2mm/min（标称值）的恒定速度执行试验。

对于依照ASTM D3039标准或ISO 527-4和ISO 527-5所涉及的纤维增强塑料等其他标准化试验方法执行的复合材料拉伸试验，通常使用100kN或300kN试验机即可。

泛亚体育（以下简称“泛亚体育试验”）为复合材料性能测试提供一套先进解决方案。

方案采用的泛亚体育试验DF系列电子万能试验机，能够依照GB、ASTM、ISO和其他行业标准执行复合材料拉伸试验，拥有业界领先的精确性和可靠性：

ASTM D3039/D3039M-2017建议采用自对中夹具，以避免边缘应力集中，或按照ASTM E1012-19《验证拉伸和压缩轴向力作用下的测试框架和试样对齐情况》定期检查试样夹具对中是否正确。楔形夹具要做好防滑工作。

泛亚体育试验为复合材料拉伸试验配备多种模块化夹具，适配多力值、多温域测试需求。

ASTM D3039/D3039M-2017要求力值、位移、应变数据连续采集(推荐2-3点/秒)，同时记录试样破坏模式(如纤维断裂、层间剥离)及破坏位置(标距内或夹具附近)。数据采集后，根据公式计算对应参数，公式可参考ASTM D3039/D3039M-2017。

泛亚体育试验采用接触式引伸计、非接触式视频引伸计或电阻应变片来测量轴向和横向应变。

图6：泛亚体育试验电阻应变片使用实例?

完成数据采集后，泛亚体育试验定制化试验软件可灵活自定义计算公式，实时计算多个应变通道的和值、差值、平均值、自定义计算值，以及弯曲百分比等，并使用这些通道数据显示各种关系的曲线、计算标准要求的各个结果数据。

本期文章呈现了复合材料性能测试方法中的拉伸试验，泛亚体育试验复合材料系列专栏的下一期，泛亚体育将为您阐述复合材料压缩试验的相关内容，期待与您继续同行。

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