ASTM D3039 聚合物基複合材料的拉伸性能

ASTM D3039 是廣泛使用的用於確定複合材料拉伸性能的標準。更具體地說，該標準適用於由連續或不連續高模量纖維增強的聚合物基體組成的複合材料。
由於其高強度重量比，這些類型的複合材料通常用於航空航天、汽車和可再生能源應用。

本指南介紹了 ASTM D3039 測試的關鍵要素，包括所需的設備、軟件和样品。
ASTM D3039 測量什麼？
ASTM D3039 測試包括向樣本（試樣）施加拉力並測量各種特性。測試在萬能試驗機（也稱為拉伸試驗機）上進行，標準包含英寸-磅和 SI 單位。

關鍵測量包括：
極限拉伸強度 – 施加的最大應力（通常在斷裂時）
極限拉伸應變——斷裂應變
拉伸模量 – 材料剛度
泊鬆比 – 橫向應變與縱向應變的變化之比
過渡應變 – 如果材料表現出屈服行為，如應力-應變響應中的斜率變化所示，則過渡應變是發生斜率變化時的應變值
失效模式 – 必須檢查破損樣本並記錄其失效類型、面積和位置

ASTM D3039 是正確的標準嗎？
ASTM D3039 是表徵複合材料拉伸性能的最基本測試之一。然而，還存在其他標準來評估各向異性和異質複合材料的許多不同機械性能，包括：

用於壓縮測試的 ASTM D3410 和 ASTM D6641
ASTM D3518 用於面內剪切測試
Instron Bluehill Universal 軟件中的複合材料應用模塊包括符合 ASTM D3039 和許多其他標準的預配置測試方法。查看可用方法模板的完整列表。

標本類型
ASTM D3039 樣品為矩形，具有恆定的橫截面。
該標準包括 0⁰ 單向、90⁰ 單向、平衡和對稱以及隨機不連續材料類型的推薦樣本幾何形狀。
ASTM D3039 可用於連續和不連續纖維增強材料，但層壓板樣品的鋪層必須相對於測試方向平衡且對稱，以確保樣品在負載下不會扭曲或扭曲。

樣本標籤
複合材料測試中的常見做法是使用拉片來保護樣本材料免遭夾具損壞。 ASTM D3039 不需要標籤，但建議在測試單向材料時使用標籤。
拉片可以粘合到樣品上或通過摩擦固定到位（例如砂布）。

樣品測量
測試前，必須測量樣品的橫截面積。這是通過測量標距部分內三個位置的寬度和厚度並對測量值取平均值來完成的。

樣品測量裝置
當一個或兩個表面不規則時，需要帶有球接口的千分尺來測量厚度。
如果兩個表面都是平坦的，則可以使用具有球形或平坦接口的千分尺。
使用帶有平砧的卡尺或千分尺測量樣品寬度。
最佳實踐：為了消除輸入錯誤的可能性並提高效率，請使用能夠將測量結果直接傳輸到測試軟件的自動樣本測量設備。
Bluehill Universal 中的自動樣本測量設備功能允許操作員同時連接最多兩個設備（千分尺或卡尺）。

夾具和样本對齊
用於固定複合材料樣本的拉伸夾具必須提供足夠強且均勻的壓力，以防止樣本在測試過程中滑動。

推薦握把
精密手動楔形夾具
液壓楔形夾具
兩種夾具類型均提供可靠的夾緊力，並採用移動體設計，可最大限度地減少加載樣品時的壓縮力。