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隨著碳纖維復合材料在各行各業中越來越廣泛地應用，對于其強度和韌性的評估變得越來越重要。作為評估碳纖維復合材料強度和韌性的標準試驗方法，ASTM D3039 拉伸試驗在行業內有著廣泛的應用。

本文小編將介紹 ASTM D3039 拉伸試驗的測試性能、試驗設備和試樣要求等。并著重介紹試驗過程中的各種注意事項，以確保試驗結果的準確性和可靠性。

測試性能

ASTM D3039 測試是通過對試樣（試樣）施加拉力并測量試樣在應力下的各種特性來進行的。它在萬能試驗機（也稱為拉力試驗機）上進行 ，并將英寸磅和 SI 單位結合在一個標準中。ASTM D3039 測量以下拉伸性能：

1、拉伸強度 ——測試過程中施加的最大應力（通常是斷裂應力）

2、極限拉伸應變——斷裂應變

3、拉伸模量 ——材料在應力作用下可以變形（拉伸）的程度。

4、泊松比：兩個縱向應變點（通常與用于模量測定的點相同，即 0.1 至 0.3%）之間的橫向應變與縱向應變的變化之比。

5、過渡應變：在材料表現出屈服行為（顯示為應力-應變響應的斜率變化）的情況下，過渡應變是發生斜率變化時的應變值。

6、失效模式：必須檢查損壞的樣本，并且必須通過三字符代碼記錄它們的失效類型、區域和位置。

用于哪些測試？

ASTM D3039 專門針對用顆粒或短纖維增強的塑料，是用于表征、鑒定和證明這些材料的拉伸性能的最基本測試之一。然而，為了充分表征各向異性和異質復合材料的許多不同機械性能，還需要進行范圍廣泛的其他測試。任何需要測試復合材料壓縮性能的人都應該參考ASTM D695。需要對復合材料進行在線剪切測試的人員應遵循ASTM D3846。D3039 的預配置測試方法以及許多其他復合材料測試方法包含在通用復合材料應用模塊中。

試樣類型

ASTM D3039 試樣為具有恒定橫截面的矩形。試樣的最小長度等于總夾持長度 + 2 x 寬度 + 標距長度，但建議使用更大的長度以最小化彎曲應力。試樣的寬度和厚度應代表散裝材料的纖維數量。對于 0? 單向、90? 單向、平衡、對稱和隨機不連續材料類型，有四種推薦的試樣幾何形狀。ASTM D3039 可用于連續和不連續的纖維增強材料，但層壓試樣的鋪層必須相對于測試方向平衡且對稱。

復合材料測試中的常見做法是使用標簽來保護試樣材料免受夾具損壞。ASTM D3039 不需要標簽，但它確實建議在測試單向材料時使用標簽。標簽可以粘合到樣本或通過摩擦（例如砂布）固定到位。

試樣測量

測試前必須測量試樣的橫截面積——這是通過測量標距長度內三個位置的寬度和厚度并取其平均值來完成的。當一個或兩個表面不規則時，需要使用帶有球界面的千分尺來測量厚度。如果兩個表面都是平的，則可以使用帶有球或平面界面的千分尺。需要使用帶有平砧接口的千分尺或卡尺來測量試樣寬度。Bluehill Universal 中的自動試樣測量設備功能允許操作員將最多兩個設備（千分尺或卡尺）連接到計算機并將數據直接輸入到軟件中。這消除了輸入錯誤的可能性并提高了效率。

測試設備

夾具和試樣對齊

用于夾持復合試樣的夾具必須提供足夠強且均勻的壓力，以防止試樣在測試過程中滑動。頜面花紋應與材料相適應，完好無損。在中等應變水平 (>1000µ?) 下，夾具的對齊應將彎曲應變限制在 3-5% 以內。

適用于 ASTM D3039 的夾具設計包括手動楔形夾具和液壓楔形夾具。這兩種夾具均采用移動體設計并結合試樣定位擋塊，以提供對復合材料和其他材料的可靠夾持，同時實現所需的對準。

引伸計

許多不同的設備可用于測量測試期間的應變。最常見的是引伸計，可根據您實驗室的需要提供多種不同的選擇。最簡單的是固定標距2630 夾式引伸計，用于測量軸向應變。操作員必須在每次測試開始時將其直接夾在試樣上，并在試樣斷裂前將其取下。

如果測試泊松比，還必須添加橫向引伸計來測量試樣整個彈性區域的寬度變化。獨立的橫向引伸計可用于補充現有的夾式或自動引伸計，或者雙軸裝置可用于同時測量軸向和橫向應變。

橫向引伸計

應變片

電阻應變片也可用于在 ASTM D3039 測試期間確定應變。與引伸計不同，應變計是消耗品，可用于測量失效應變。這些量規通常由薄金屬箔網格組成，用粘合劑將其粘合到試樣上。應變計可用于從低溫到 200°C 以上的環境條件，但需要調節才能產生有用的電信號。一個易于使用的適配器可與拉伸試驗機中的標準電子設備一起使用。由于復合材料在失效前不會發生實質性變形，因此在 ASTM D3039 測試中，粘合應變片的極端精度有時優于使用引伸計。

計算和結果

在呈現測試結果時，重要的是要確保正確定義術語，以確保符合標準并促進不同實驗室之間的數據比較。

1、故障模式

ASTM D3039 要求測試人員記錄和報告試樣失效的模式和位置。

2、拉伸應力/拉伸強度/極限拉伸應變

拉伸應力是力/平均試樣面積，拉伸強度是失效前的最大力/平均試樣面積。極限拉伸應變是失效時的應變值。

3、模數

對于具有線性應力-應變響應且應力-應變曲線斜率沒有變化的材料，模量定義為 1000 至 3000 µ?（0.1 至 0.3%）應變范圍內的弦模量。如果材料的應力-應變響應顯示斜率變化在 1000 至 3000 µ?（0.1 至 0.3%）范圍內，則應使用更合適的應變范圍。也可以使用彈性模量的其他定義。

4、泊松比

泊松比通常通過在與用于確定模量的軸向應變范圍相同的軸向應變范圍內，即 1000 至 3000 µ?（0.1 至 0.3%）取橫向應變與軸向應變的比率來確定?？梢允褂闷渌麘兎秶?，泊松比的其他定義也可以。

在總結本文的同時，小編有必要再次強調，ASTM D3039 拉伸試驗是評估碳纖維復合材料強度和韌性的重要手段。通過恰當地進行試驗并遵循試驗規范，我們可以得到準確和可靠的試驗結果，從而為我們更好地評估和改進碳纖維復合材料的性能提供重要的依據。如果您對本文還有其他補充，歡迎給我們私信或留言！