拉伸試驗是了解復合材料基本“性情”的首要試驗，一般用于測試復合材料的以下力學性能：

1.極限拉伸強度：施加的最大應力（通常為斷裂時的應力）。

2.極限拉伸應變：載荷方向上初始標距單位長度的增量（通常指斷裂時）。

3.拉伸模量（弦線模量）：材料剛度。

4.泊松比：橫向正應變與軸向正應變的絕對值的比值。

5.過渡應變：雙線性應力-應變曲線中線性段交點對應的應變值，反映材料損傷起始(如基體開裂或層間剝離)。

6.失效模式：斷裂試樣的失效類型、區域和位置。

國際上通常將ASTM D3039/D3039M-2017《聚合物基復合材料拉伸性能測試方法》作為聚合物基復合材料面內拉伸性能的測試標準。

此外，還有針對長纖維增強塑料或連續纖維增強塑料拉伸試驗的ISO 527-4《各向同性和各向異性纖維增強塑料的試驗條件》和ISO 527-5《單向纖維增強塑料的試驗條件》。

以ASTM D3039/D3039M-2017為例：該標準要求試樣尺寸為寬度:15-25mm(單向材料)或25mm(織物材料)；厚度1-2.5mm，需確保纖維分布均勻；長度:250mm(單向材料)或175mm(橫向測試)。

一般選用直條型試樣且需要明確標識并記錄尺寸公差(寬度±1%，厚度±4%)。

另外，ASTM D3039/D3039M-2017對試樣加強片的使用提出了建議：“將單向材料(或一個方向占主導作用的層壓板)在纖維方向加載到破壞時，強烈推薦使用加強片。”

ASTM D3039/D3039M-2017要復合材料拉伸試驗設備應為符合ASTM E4標準的電子萬能試驗機，力值精度±1%，具備位移/應變控制功能。

同時，ASTM D3039/D3039M-2017還規定了復合材料拉伸試驗速度：一種是0.01min^-1（標稱值）恒定應變速率，另一種選擇是以2mm/min（標稱值）的恒定速度執行試驗。

對于依照ASTM D3039標準或ISO 527-4和ISO 527-5所涉及的纖維增強塑料等其他標準化試驗方法執行的復合材料拉伸試驗，通常使用100kN或300kN試驗機即可。

中機試驗裝備股份有限公司（以下簡稱“中機試驗”）為復合材料性能測試提供一套先進解決方案。

方案采用的中機試驗DF系列電子萬能試驗機，能夠依照GB、ASTM、ISO和其他行業標準執行復合材料拉伸試驗，擁有業界領先的精確性和可靠性：

ASTM D3039/D3039M-2017建議采用自對中夾具，以避免邊緣應力集中，或按照ASTM E1012-19《驗證拉伸和壓縮軸向力作用下的測試框架和試樣對齊情況》定期檢查試樣夾具對中是否正確。楔形夾具要做好防滑工作。

中機試驗為復合材料拉伸試驗配備多種模塊化夾具，適配多力值、多溫域測試需求。

ASTM D3039/D3039M-2017要求力值、位移、應變數據連續采集(推薦2-3點/秒)，同時記錄試樣破壞模式(如纖維斷裂、層間剝離)及破壞位置(標距內或夾具附近)。數據采集后，根據公式計算對應參數，公式可參考ASTM D3039/D3039M-2017。

中機試驗采用接觸式引伸計、非接觸式視頻引伸計或電阻應變片來測量軸向和橫向應變。

圖6：中機試驗電阻應變片使用實例??

完成數據采集后，中機試驗定制化試驗軟件可靈活自定義計算公式，實時計算多個應變通道的和值、差值、平均值、自定義計算值，以及彎曲百分比等，并使用這些通道數據顯示各種關系的曲線、計算標準要求的各個結果數據。

本期文章呈現了復合材料性能測試方法中的拉伸試驗，中機試驗復合材料系列專欄的下一期，我們將為您闡述復合材料壓縮試驗的相關內容，期待與您繼續同行。

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